Question

12．如圖為驗證機械能守恒定律的實驗裝置示意圖．現(xiàn)有的器材為：帶鐵夾的鐵架臺、電磁打點計時器、紙帶、帶鐵夾的重錘、天平．回答下列問題：

（1）為完成此實驗，除了所給的器材外，還需要的器材有AD．（填入正確選項前的字母）
A．米尺     B．秒表     C．0～12V的直流電源   D．0～12V的交流電源
（2）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材
B．將打點計時器接到電源的“直流輸出”上
C．用天平測出重錘的質(zhì)量
D．先接通電源，后釋放紙帶，打出一條紙帶
E．測量紙帶上某些點間的距離
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
其中操作不當(dāng)?shù)牟襟E是：B．
（3）實驗中誤差產(chǎn)生的原因有紙帶與打點計時器之間有摩擦以及空氣阻力；用米尺測量紙帶上點的位置時讀數(shù)有誤差（寫出兩個原因）
（4）利用這個裝置也可以測量重錘下落的加速度a的數(shù)值．根據(jù)打出的紙帶，選取紙帶上連續(xù)的五個點A、B、C、D、E，測出各點之間的距離如圖2所示．使用交流電的頻率為f，則計算重錘下落的加速度的表達式a=$\frac{（{x}_{3}+{x}_{4}-{x}_{1}-{x}_{2}）{f}^{2}}{4}$．（用x₁、x₂、x₃、x₄及f表示）

Answer 1

分析 據(jù)實驗的原理確定實驗的器材，以及錯誤的步驟，誤差形成的原因．根據(jù)連續(xù)相等時間內(nèi)的位移之差是一恒量求出加速度的表達式．

解答 解：（1）通過打點計時器計算時間，故不需要秒表，打點計時器應(yīng)該與交流電源連接，需要刻度尺測量紙帶上兩點間的距離．故B、C錯誤，A、D正確．
故選：AD
（2）不當(dāng)?shù)牟襟E是B，打點計時器不能接直流電源，應(yīng)接交流電源．
（3）該實驗產(chǎn)生的誤差有：紙帶與打點計時器之間有摩擦；米尺測量下落高度時有誤差；重物下落過程中受到空氣阻力等等．
（4）根據(jù)逐差法，${a}_{1}=\frac{{x}_{3}-{x}_{1}}{2{T}^{2}}$，${a}_{2}=\frac{{x}_{4}-{x}_{2}}{2{T}^{2}}$，則a=$\frac{{a}_{1}+{a}_{2}}{2}=\frac{（{x}_{3}+{x}_{4}-{x}_{1}-{x}_{2}）}{4{T}^{2}}=\frac{（{x}_{3}+{x}_{4}-{x}_{1}-{x}_{2}）{f}^{2}}{4}$．
故答案為：（1）AD；（2）B；（3）紙帶與打點計時器之間有摩擦以及空氣阻力；用米尺測量紙帶上點的位置時讀數(shù)有誤差；計算勢能變化時，選取初末兩點距離過近；（寫出任意兩個即可）．（4）$\frac{（{x}_{3}+{x}_{4}-{x}_{1}-{x}_{2}）{f}^{2}}{4}$

點評 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．