Question

12．如圖1所示的實驗裝置驗證機械能守恒定律，實驗所用的電源為學(xué)生電源，輸出電壓為6V的交流電和直流電兩種．重錘從高處由靜止開始落下，重錘上拖著的紙帶通過打點計時器打出一系列的點，對紙帶上的點痕跡進(jìn)行測量，即可驗證機械能守恒定律．

（1）下面列舉了該實驗的幾個操作步驟：
A．按照圖示的裝置安裝器件；
B．將打點計時器接到電源的直流輸出端上；
C．用天平測量出重錘的質(zhì)量；
D．接通電源開關(guān)，同時放開懸掛紙帶的夾子，打出一條紙帶；
E．測量打出的紙帶上某些點之間的距離；
F．根據(jù)測量的結(jié)果計算重錘下落過程中減少的重力勢能是否等于增加的動能．
指出其中操作不恰當(dāng)?shù)暮蜎]有必要進(jìn)行的步驟，將其選項對應(yīng)的字母填在下面的橫線上．BC
（2）如圖2所示，根據(jù)打出的紙帶，選取紙帶上打出的連續(xù)五個點A、B、C、D、E，測出A點距起始點O的距離為s₀，點A、C間的距離為s₁，點C、E間的距離為s₂，使用交流電的頻率為f，則根據(jù)這些條件計算下落到C點的速度表達(dá)式為：v=$\frac{（{s}_{1}+{s}_{2}）f}{4}$．
（3）在驗證機械能守恒定律的實驗中發(fā)現(xiàn)，重錘減小的重力勢能總是大于重錘增加的動能，其主要原因是：重錘下落過程中存在著阻力作用．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實驗的原理和操作中的注意事項確定不恰當(dāng)?shù)牟襟E以及沒有必要的步驟．
（2）根據(jù)某段時間內(nèi)的平均速度等于中間時刻的瞬時速度求出C點的瞬時速度．
（3）根據(jù)能量守恒分析重錘減小的重力勢能總是大于重錘增加的動能的原因．

解答 解：（1）B、打點計時器應(yīng)接交流電源，故B錯誤．
C、該實驗驗證動能的增加量和重力勢能的減小量是否相等，質(zhì)量可以約去，所以不需要用天平測量重錘的質(zhì)量，故C不必要．
故選：BC．
（2）根據(jù)某段時間內(nèi)的平均速度等于中間時刻的瞬時速度知，${v}_{C}=\frac{{s}_{1}+{s}_{2}}{4T}$=$\frac{（{s}_{1}+{s}_{2}）f}{4}$．
（3）在驗證機械能守恒定律的實驗中發(fā)現(xiàn)，重錘減小的重力勢能總是大于重錘增加的動能，其主要原因是重錘下落過程中存在著阻力作用，使得部分重力勢能的減小量轉(zhuǎn)化為內(nèi)能．
故答案為：（1）BC，（2）$\frac{（{s}_{1}+{s}_{2}）f}{4}$，（3）重錘下落過程存在著阻力作用．

點評 解決本題的關(guān)鍵知道實驗的原理，抓住重力勢能的減小量是否等于動能的增加量進(jìn)行驗證，會根據(jù)下降的高度求解重力勢能的減小量，根據(jù)某段時間內(nèi)的平均速度等于中間時刻的瞬時速度求解瞬時速度，從而求解動能的增加量．