Question

12．用落体法验证机械能守恒定律的实验装置中重物的质量为m，如图甲所示．实验时应先接通电源（选填“释放纸带”或“接通电源”）．在选定的纸带上依次取计数点如图乙中O、1、2、3、4所示，相邻计数点间的时间间隔为T，且O为打下的第一个点．当打点计时器打下点3时，物体动能表达式为$\frac{{m（{{s}_{4}-s}_{2}）}^{2}}{{8T}^{2}}$，代入数据算出的动能比mgs₃小（选填“大”或“小”）．

Answer 1

分析 通过实验的原理确定需要测量的物理量，从而确定不需要的测量步骤．实验时，打点计时器应接交流电源，先接通电源，再释放纸带．
纸带实验中，若纸带匀变速直线运动，测得纸带上的点间距，利用匀变速直线运动的推论，可计算出打出某点时纸带运动的瞬时速度．从而求出动能．根据功能关系得重力势能减小量等于重力做功的数值．

解答 解：开始记录时，应先给打点计时器通电打点，然后再释放重锤，让它带着纸带一同落下，如果先放开纸带让重物下落，再接通打点计时时器的电源，由于重物运动较快，不利于数据的采集和处理，会对实验产生较大的误差，所以实验时应先接通电源后释放纸带．
利用匀变速直线运动的推论
v₃=$\frac{{{s}_{4}-s}_{2}}{2T}$
打点计时器打下点3时，物体动能表达式为E_k3=$\frac{1}{2}$mv₃²=$\frac{{m（{{s}_{4}-s}_{2}）}^{2}}{{8T}^{2}}$；
由于纸带与打点计时器间有摩擦阻力和存在空气阻力，所以重力势能的减少量大于动能的增加量，即打点计时器打下点3时，物体动能比mgs₃小．
故答案为：接通电源；$\frac{{m（{{s}_{4}-s}_{2}）}^{2}}{{8T}^{2}}$；      小

点评 要运用运动学的公式去求解速度大小．再求出动能．某个位置的重力势能的求解要规定零势能面．只有明确了实验原理以及实验的数据测量，才能明确各项实验操作的具体含义，这点要在平时训练中加强练习．