Question

7．小明在實驗室中用打點(diǎn)計時器驗證機(jī)械能守恒定律，其實驗裝置如圖甲所示，為了完成實驗，下列器材中必備的是BD
A．直流電源  B．交流電源  C．秒表  D．刻度尺
（2）實驗中由于紙帶和打點(diǎn)計時器之間有摩擦，小明計算后發(fā)現(xiàn)重物動能的增加量總是小于（選填“大于”、“等于”或“小于”）重力勢能的減小量．
（3）小明為解決上述問題，在實驗室拍攝了一個鐵球做自由落體運(yùn)動的完整頻閃照片，如圖乙所示，已知閃光燈每秒閃n次，當(dāng)?shù)刂亓�加速度為g，則用這個實驗驗證機(jī)械能守恒的表達(dá)式mgh₂=$\frac{m{n}^{2}（{h}_{3}-{h}_{1}）^{2}}{8}$．（用n、g、h₁、h₂、h₃表示）

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實驗需要測量的物理量確定所需的器材．
（2）從能量角度分析答題．
（3）應(yīng)用勻變速直線運(yùn)動的推論求出鐵球的速度，然后應(yīng)用機(jī)械能守恒定律求出表達(dá)式．

解答 解：（1）在驗證機(jī)械能守恒定律的實驗中，需驗證動能的增加量和重力勢能的減小量是否相等，因為動能和重力勢能都含有質(zhì)量，所以物體的質(zhì)量可以不測，不需要天平，打點(diǎn)計時器可以測量時間，不需要秒表，在實驗中需要測量速度和下落的距離，所以需要刻度尺，故選BD；
（2）由于紙帶和打點(diǎn)計時器之間有摩擦，運(yùn)動過程要克服阻力做功，部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，重物的動能小于重力勢能的減少量，因此重物動能的增加量總是小于重力勢能的減小量．
（3）閃光燈周期：T=$\frac{1}{n}$s，小球下降h₂時的速度：v=$\frac{{h}_{3}-{h}_{1}}{2T}$=$\frac{n（{h}_{3}-{h}_{1}）}{2}$，
由機(jī)械能守恒定律得：mgh₂=$\frac{1}{2}$mv²，即：mgh₂=$\frac{m{n}^{2}（{h}_{3}-{h}_{1}）^{2}}{8}$；
故答案為：（1）BD；（2）小于；（3）mgh₂=$\frac{m{n}^{2}（{h}_{3}-{h}_{1}）^{2}}{8}$．

點(diǎn)評 本題考查了實驗器材、實驗數(shù)據(jù)分析、求機(jī)械能守恒的表達(dá)式，知道實驗原理、應(yīng)用勻變速直線運(yùn)動的推論、機(jī)械能守恒定律可以解題．