Question

9．在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中：

（1）下面列舉了該實(shí)驗(yàn)的某幾個(gè)操作步驟：
A．按照?qǐng)D1示的裝置安裝器材；
B．將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接到電源的直流輸出端上；
C．釋放懸掛紙帶的夾子，然后接通電源開(kāi)關(guān)打出一條紙帶；
D．測(cè)量打出的紙帶上某些點(diǎn)到第一個(gè)打出的點(diǎn)之間的距離；
E．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，有兩個(gè)步驟明顯錯(cuò)誤或不恰當(dāng)，請(qǐng)將其選項(xiàng)對(duì)應(yīng)的字母填在下面的空行中，并寫出相應(yīng)的正確步驟．
①B，應(yīng)接到交流電源上②C，應(yīng)先打開(kāi)電源，再放開(kāi)物體
（2）利用這個(gè)裝置也可以測(cè)量重錘下落的加速度a的數(shù)值．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(gè)點(diǎn)A、B、C、D、E，測(cè)出A點(diǎn)距起點(diǎn)O的距離為s₀，點(diǎn)A、C間的距離為s₁，點(diǎn)C、E間的距離為s₂，相鄰兩點(diǎn)的時(shí)間為T，則根據(jù)這些條件計(jì)算重錘下落的加速度a的表達(dá)式為：a=$\frac{{s}_{2}-{s}_{1}}{4{T}^{2}}$．
（3）在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，重錘減小的重力勢(shì)能總是大于重錘增加的動(dòng)能，其原因主要是因?yàn)樵谥劐N下落過(guò)程中存在著阻力的作用．若我們通過(guò)該實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)定該阻力的大小，當(dāng)已知當(dāng)?shù)刂亓�加速度�?zhǔn)確的值為g，還需要測(cè)量的物理量是重錘的質(zhì)量m（寫出名稱和符號(hào)），試用這些物理量和（2）中已經(jīng)測(cè)出的加速度a（可直接用a）表示出重錘在下落過(guò)程中受到的平均阻力的大小F=m（g-a）．（用字母表示）

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)的原理以及操作中的注意事項(xiàng)確定錯(cuò)誤或不恰當(dāng)?shù)牟僮鞑襟E．
（2）根據(jù)連續(xù)相等時(shí)間內(nèi)的位移之差是一恒量求出加速度．
（3）根據(jù)牛頓第二定律得出阻力的表達(dá)式，從而確定還需要測(cè)量的物理量．

解答 解：（1）打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)接到電源的交流輸出端上，故B錯(cuò)誤．
實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先打開(kāi)電源，再放開(kāi)物體，故C錯(cuò)誤．
（2）根據(jù)連續(xù)相等時(shí)間內(nèi)的位移之差是一恒量知，${s}_{2}-{s}_{1}=a（2T）^{2}$，解得a=$\frac{{s}_{2}-{s}_{1}}{4{T}^{2}}$．
（3）根據(jù)牛頓第二定律得，mg-F=ma，解得平均阻力F=mg-ma，可知還需要測(cè)量重錘的質(zhì)量．
故答案為：（1）?B，應(yīng)接到交流電源上?，C，應(yīng)先打開(kāi)電源，再放開(kāi)物體；（2）$\frac{{s}_{2}-{s}_{1}}{4{T}^{2}}$，（3）重錘的質(zhì)量，m（g-a）．

點(diǎn)評(píng) 解決本題的關(guān)鍵掌握紙帶的處理方法，會(huì)通過(guò)紙帶求解瞬時(shí)速度和加速度，主要是勻變速直線運(yùn)動(dòng)推論的運(yùn)用．