Question

【題目】為驗(yàn)證機(jī)械能守恒，某同學(xué)完成實(shí)驗(yàn)如下：該同學(xué)用如圖1所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律．實(shí)驗(yàn)所用的電源為學(xué)生電源，輸出電壓為6V的頻率為50Hz的交流電．重錘從高處由靜止開(kāi)始下落，重錘上拖著的紙帶打出一系列的點(diǎn)，對(duì)紙帶上的點(diǎn)跡進(jìn)行測(cè)量，即可驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律．

①他進(jìn)行了下面幾個(gè)操作步驟：

A．按照?qǐng)D1所示安裝器件；

B．將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接到電源的“交流輸出”上；

C．用天平測(cè)出重錘的質(zhì)量；

D．先接通電源，后釋放紙帶，打出一條紙帶；

E．測(cè)量紙帶上某些點(diǎn)間的距離；

F．根據(jù)測(cè)量的結(jié)果計(jì)算重錘下落過(guò)程中減少的重力勢(shì)能是否等于增加的動(dòng)能．

其中沒(méi)有必要進(jìn)行的步驟是________。

②設(shè)重錘質(zhì)量為m、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)周期為T、重力加速度為g．圖2是實(shí)驗(yàn)得到的一條紙帶，0、1、2、3、4為相鄰的連續(xù)點(diǎn)．根據(jù)測(cè)得的s1、s2、s3、s4寫(xiě)出重物由1點(diǎn)到3點(diǎn)勢(shì)能減少量的表達(dá)式_______，動(dòng)能增量的表達(dá)式________．由于重錘下落時(shí)要克服阻力做功，所以該實(shí)驗(yàn)的動(dòng)能增量總是______ （填“大于”、“等于”或“小于”）重力勢(shì)能的減小量．

Answer 1

【答案】 C mg(s3﹣s1) 小于

【解析】【試題分析】根據(jù)實(shí)驗(yàn)的原理以及操作中的注意事項(xiàng)確定沒(méi)有必要的步驟以及操作不當(dāng)?shù)牟襟E．根據(jù)下降的高度求出重力勢(shì)能的減小量，根據(jù)某段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度求出B、D的速度，從而得出動(dòng)能的增加量．結(jié)合能量守恒分析動(dòng)能增量與重力勢(shì)能減小量的關(guān)系．

(1)該實(shí)驗(yàn)中驗(yàn)證動(dòng)能的增加量和重力勢(shì)能的減小量是否相等，兩端都有質(zhì)量，可以約去，所以不必要測(cè)量重錘的質(zhì)量，故C不必要．

(2)重物由B點(diǎn)到D點(diǎn)重力勢(shì)能減少量△Ep=mg(s3-s1).

(3)B點(diǎn)的瞬時(shí)速度，D點(diǎn)的瞬時(shí)速度，則動(dòng)能的增加量 .

(4)由于重錘下落時(shí)要克服阻力做功，可知實(shí)驗(yàn)中動(dòng)能的增加量小于重力勢(shì)能的減小量．