Question

2．在“用自由落體法探究外力對(duì)物體做功與物體動(dòng)能變化量關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中采用電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器做實(shí)驗(yàn)，裝置如圖1．

（1）現(xiàn)有器材是：電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、6伏低壓交流電源、紙帶、220伏交流電源、帶夾子的重物、秒表、刻度尺、導(dǎo)線、鐵架臺(tái)．其中該實(shí)驗(yàn)一定不需要的器材是6伏低壓交流電源、秒表．
（2）某同學(xué)按照正確的操作選得紙帶如圖2．其中0、1、2、3、4、5、6是打點(diǎn)計(jì)時(shí)器連續(xù)打下的7個(gè)點(diǎn)．該同學(xué)用刻度尺測(cè)得相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)的距離依次為s₁、s₂、s₃、s₄、s₅、s₆，用天平測(cè)得重錘質(zhì)量m，交流電周期T．
該同學(xué)用在打出的紙帶：‘1’與‘5’兩點(diǎn)間重錘下落的運(yùn)動(dòng)來探究重力對(duì)物體做功與物體動(dòng)能變化關(guān)系．已知當(dāng)?shù)氐闹亓�加速度g，則外力對(duì)物體做功為表達(dá)式為mg（（S₂+S₃+S₄+S₅）；物體動(dòng)能的增加量表達(dá)式為$\frac{1}{2}m{（\frac{{S}_{5}+{S}_{6}}{2T}）}^{2}-\frac{1}{2}m{（\frac{{S}_{1}+{S}_{2}}{2T}）}^{2}$．
實(shí)驗(yàn)結(jié)論：在誤差范圍內(nèi)重力對(duì)重錘做功等于重錘動(dòng)能的增加量．

Answer 1

分析 （1）電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器需使用220V交流電源，紙帶處理時(shí)不需要秒表，從而確定不需要的器材；
（2）外力做的功等于重力做的功，根據(jù)W=mgh求解，根據(jù)中間時(shí)刻的速度等于平均速度求出：‘1’與‘5’兩點(diǎn)的速度，從而求出物體動(dòng)能的增加量表達(dá)式．

解答 解：（1）電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器需使用220V交流電源，所以不需要6伏低壓交流電源，紙帶處理時(shí)不需要秒表，所以該實(shí)驗(yàn)一定不需要的器材6伏低壓交流電源、秒表；
（2）外力做的功等于重力做的功，則W=mgh=mg（（S₂+S₃+S₄+S₅），
根據(jù)中間時(shí)刻的速度等于平均速度得：${v}_{1}=\frac{{S}_{1}+{S}_{2}}{2T}$，${v}_{5}=\frac{{S}_{5}+{S}_{6}}{2T}$，
則物體動(dòng)能的增加量表達(dá)式為${△E}_{K}=\frac{1}{2}m{（\frac{{S}_{5}+{S}_{6}}{2T}）}^{2}-\frac{1}{2}m{（\frac{{S}_{1}+{S}_{2}}{2T}）}^{2}$
故答案為：
（1）6伏低壓交流電源、秒表；
（2）mg（（S₂+S₃+S₄+S₅）；$\frac{1}{2}m{（{\frac{{{S_5}+{S_6}}}{2T}}）^2}-\frac{1}{2}m{（{\frac{{{S_1}+{S_2}}}{2T}}）^2}$

點(diǎn)評(píng) 解決本題的關(guān)鍵掌握實(shí)驗(yàn)的原理，注意電磁式打點(diǎn)計(jì)時(shí)器與電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的區(qū)別與聯(lián)系，會(huì)通過紙帶求解瞬時(shí)速度的大小，難度適中．