Question

20．（1）利用重錘的自由下落和電磁打點計時器驗證機(jī)械能守恒定律，下面哪些實驗儀器是必需的？BD（填寫儀器前的字母代號）．
A．天平      
B．4～6V的低壓交流電源       
C．4～6V的低壓直流電源
D．刻度尺  
E．秒表
（2）重錘質(zhì)量為m，打點計時器的打點周期為T，在實驗中，選定了一條較為理想的紙帶，如圖所示，在打點計時器打點“1”到打點“4”的過程中，重錘動能增量的表達(dá)式為$\frac{m（{s}_{5}-{s}_{3}）^{2}}{8{T}^{2}}-\frac{m{{s}_{2}}^{2}}{8{T}^{2}}$，重力勢能減少量的表達(dá)式為mg（s₄-s₁），實驗中重力勢能的減少量總是大于動能增量，主要的原因是存在阻力．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實驗的原理確定所需測量的物理量，從而確定所需的器材．
（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計數(shù)點1和4的瞬時速度，從而得出動能的增加量，根據(jù)下降的高度求出重力勢能的減小量．

解答 解：（1）A、實驗中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，不需要用天平測量質(zhì)量，故A錯誤．
B、電磁打點計時器需要4～6V的低壓交流電源，故B正確，C錯誤．
D、實驗中需要刻度尺測量點跡間的距離，故D正確．
E、打點計時器可以直接記錄時間，所以不需要秒表測量，故E錯誤．
故選：BD．
（2）計數(shù)點1的瞬時速度${v}_{1}=\frac{{s}_{2}}{2T}$，計數(shù)點4的瞬時速度${v}_{4}=\frac{{s}_{5}-{s}_{3}}{2T}$，則重錘動能的增加量$△{E}_{k}=\frac{1}{2}m{{v}_{4}}^{2}-\frac{1}{2}m{{v}_{1}}^{2}$=$\frac{m（{s}_{5}-{s}_{3}）^{2}}{8{T}^{2}}-\frac{m{{s}_{2}}^{2}}{8{T}^{2}}$，重力勢能的減小量△E_p=mg（s₄-s₁），實驗中重力勢能的減少量總是大于動能增量，主要的原因是存在阻力．
故答案為：（1）BD，（2）$\frac{m（{s}_{5}-{s}_{3}）^{2}}{8{T}^{2}}-\frac{m{{s}_{2}}^{2}}{8{T}^{2}}$，mg（s₄-s₁），存在阻力．

點評 解決本題的關(guān)鍵知道實驗的原理以及誤差的來源，掌握紙帶的處理方法，會通過紙帶求解瞬時速度，從而得出動能的增加量，會根據(jù)下降的高度求解重力勢能的減小量．