Question

4．利用重物做自由落體運(yùn)動(dòng)，做《驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律》的實(shí)驗(yàn)：
（1）已備好的器材有：帶夾子的鐵架臺(tái)、電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，另外還有下列器材可供選擇：A、毫米刻度尺、B、帶夾子的重物、C、220V交流電源、D秒表．則：
①其中不必要的一種器材是D（寫出器材前的字母代號(hào)）
②還缺少的一種器材是紙帶．
（2）做此實(shí)驗(yàn)時(shí)，有同學(xué)按以下步驟進(jìn)行
①用天平稱出物體的質(zhì)量
②固定好打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，將連有重物的紙帶穿過(guò)限位孔，用手提住紙帶末端，讓手盡量靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器
③先接通電源，再松開紙帶，開始打點(diǎn)，并如此重復(fù)幾次，取得幾條打點(diǎn)紙帶
④取下紙帶，挑選點(diǎn)跡清楚的紙帶，記下起始點(diǎn)O，在離O點(diǎn)適當(dāng)距離處選擇幾個(gè)連續(xù)的計(jì)數(shù)點(diǎn)（或計(jì)時(shí)點(diǎn)）并計(jì)算出各個(gè)點(diǎn)的速度值
⑤測(cè)出各點(diǎn)距O點(diǎn)的距離，即為對(duì)應(yīng)的下落高度
⑥計(jì)算出mgh_n和$\frac{1}{2}mv_n^2$，看是否相等
ⅰ、在上述步驟中，有一項(xiàng)多余的步驟是①，（填序號(hào)）
ⅱ、在上述步驟中，有一項(xiàng)錯(cuò)誤的步驟是②（填序號(hào)）；
（3）在一次實(shí)驗(yàn)中，質(zhì)量為m的重物拖著紙帶自由下落，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打出一系列的點(diǎn)，如圖2所示，（相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)的時(shí)間間隔為T），紙帶的左端與重物相連，測(cè)出h₁，h₂，h₃，當(dāng)?shù)氐闹亓�加速度為g，則：①打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下計(jì)數(shù)點(diǎn)B時(shí)，物體的速度V_B=$\frac{{{h_3}-{h_1}}}{2T}$．②從初速為零的起點(diǎn)O到打下計(jì)數(shù)點(diǎn)B的過(guò)程中重力勢(shì)能的減少量△E_P=mgh₂，③此過(guò)程中物體的動(dòng)能的增加量△E_k=$\frac{1}{2}m{（{\frac{{{h_3}-{h_1}}}{2T}}）^2}$．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)的原理確定所需測(cè)量的物理量，從而確定不必要的器材和缺少的器材．
（2）根據(jù)實(shí)驗(yàn)的原理和注意事項(xiàng)確定多余的步驟以及錯(cuò)誤的步驟．
（3）根據(jù)某地時(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點(diǎn)的速度，從而得出動(dòng)能的增加量，根據(jù)下降的高度求出重力勢(shì)能的減小量．

解答 解：（1）實(shí)驗(yàn)中打點(diǎn)計(jì)時(shí)器可以記錄時(shí)間，所以不需要秒表，運(yùn)用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器還需要紙帶，則缺少的器材是紙帶．
（2）驗(yàn)證機(jī)械能守恒，即驗(yàn)證動(dòng)能的增加量和重力勢(shì)能的減小量是否相等，質(zhì)量可以約去，不需要測(cè)量物體的質(zhì)量，故①是多余的步驟．
固定好打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，將連有重物的紙帶穿過(guò)限位孔，用手提住紙帶上端，讓重物靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，故②是錯(cuò)誤的步驟．
（3）B點(diǎn)的瞬時(shí)速度為：${v}_{B}=\frac{{h}_{3}-{h}_{1}}{2T}$
則動(dòng)能的增加量為：$△{E}_{k}=\frac{1}{2}m{{v}_{B}}^{2}$=$\frac{1}{2}m{（{\frac{{{h_3}-{h_1}}}{2T}}）^2}$
重力勢(shì)能的減小量△E_p=mgh₂．
故答案為：（1）D，紙帶；（2）①，②；（3）①$\frac{{{h_3}-{h_1}}}{2T}$；②mgh₂；③$\frac{1}{2}m{（{\frac{{{h_3}-{h_1}}}{2T}}）^2}$．

點(diǎn)評(píng) 解決本題的關(guān)鍵知道實(shí)驗(yàn)的原理以及注意事項(xiàng)，掌握紙帶的處理方法，會(huì)通過(guò)紙帶求解瞬時(shí)速度，從而得出動(dòng)能的增加量，會(huì)根據(jù)下降的高度求解重力勢(shì)能的減小量．