Question

20．在利用自由落體法驗證機械能守恒定律的實驗中：
（1）下面列舉了該實驗的幾個操作步驟，期中多余或不正確的操作是BCD；
A．按照圖1所示的裝置安裝器件
B．用天平測量重物和夾子的質量m
C．將電磁式打點計時器接到“220V”交流電源上
D．先釋放紙帶后再接通電源打出一條紙帶，重復多次
E．選擇一條理想的紙帶，對其進行測量

（2）如圖2所示是實驗中測得的一條紙帶，各點距O點的距離分別為d₁，d₂，d₃，…，各相鄰點間的時間間隔為T，當?shù)刂亓�加速度為g，則B點的速度表達式為v_B=$\frac{e8o8rvi_{3}-k2lce6g_{1}}{2T}$；
（3）若將B點和D點的速度用v_B、v_D表示，要驗證重物從B點運動到D點的過程中機械能守恒，則需滿足關系$\frac{1}{2}$mv${\;}_{D}^{2}$-$\frac{1}{2}$mv${\;}_{B}^{2}$=g（d₄-d₂）．
（4）實驗發(fā)現(xiàn)重物減少的重力勢能總是大于重物增加的動能，造成這種現(xiàn)象的原因是：由于摩擦阻力的存在，使得一部分重力勢能轉化為內能．

Answer 1

分析 通過實驗的原理，確定所需測量的物理量，從而確定所需的器材．解決實驗問題首先要掌握該實驗原理，了解實驗的儀器、操作步驟和數(shù)據(jù)處理以及注意事項．
根據(jù)勻變速直線運動中，時間中點的瞬時速度等于該過程中的平均速度，可以得出B點的瞬時速度大小，根據(jù)功能關系可得出正確表達式．

解答 解：（1）其中多余的步驟是：
B、用天平測量重物和夾子的質量m，因減小的重力勢能與增加的動能，均含有質量，可以約去；
C、將電磁式打點計時器接到4V到6V交流電源上，而電火花打點計時器接到電源的“220V”“交流”上；
D、開始記錄時，應先給打點計時器通電打點，然后再釋放重錘，讓它帶著紙帶一同落下，如果先放開紙帶讓重物下落，再接通打點計時時器的電源，由于重物運動較快，不利于數(shù)據(jù)的采集和處理，會對實驗產生較大的誤差，
故選：BCD；
（2）根據(jù)勻變速直線運動中，時間中點的瞬時速度等于該過程中的平均速度，得出B點的瞬時速度大小分別為：
v_B=$\frac{{x}_{AC}}{{t}_{AC}}$=$\frac{brpmfoe_{3}-theiqe8_{1}}{2T}$，
（3）物體從B到D的過程中重力勢能減小量是△E_P=mg（d₄-d₂）
動能增加量是△E_k=$\frac{1}{2}$mv${\;}_{D}^{2}$-$\frac{1}{2}$mv${\;}_{B}^{2}$
要驗證物體從B到D的過程中機械能是否守恒，
則需滿足$\frac{1}{2}$mv${\;}_{D}^{2}$-$\frac{1}{2}$mv${\;}_{B}^{2}$=g（d₄-d₂）關系，物體的機械能守恒；
（4）實驗發(fā)現(xiàn)重物減少的重力勢能總是大于重物增加的動能，造成這種現(xiàn)象的原因是：由于摩擦阻力的存在，使得一部分重力勢能轉化為內能；
故答案為：（1）BCD；（2）$\frac{cmlibtc_{3}-c78k83o_{1}}{2T}$；（3）$\frac{1}{2}$mv${\;}_{D}^{2}$-$\frac{1}{2}$mv${\;}_{B}^{2}$=g（d₄-d₂）； （4）由于摩擦阻力的存在，使得一部分重力勢能轉化為內能．

點評 解決本題的關鍵知道實驗的原理，知道重錘的質量可以不測，打點計時器使用交流電源，實驗時應先接通電源，后釋放紙帶．
正確利用所學物理規(guī)律解決實驗問題，熟練應用物理基本規(guī)律，因此這點在平時訓練中要重點加強．