Question

16．在用自由落体法“探究动能定理”的实验中，

（1）为完成此实验，除了图1中所给的器材，以下所列器材中必需的有AD．（填字母）
A．毫米刻度尺       B．秒表     C．天平       D．低压交流6V电源
（2）图2为实验打下的纸带，纸带上的点都是连续打下的点．已知打点计时器所用交流电源周期为T，重力加速度为g．量得A、B、C各点到起点O（打下的第一个点）的长度分别是 h₁、h₂、h₃．已知重锤质量为m，从起点O到B点重锤所受重力做功W_G=mgh₂，动能增加量△E_K=$\frac{m（{h}_{3}-{h}_{1}）^{2}}{8{T}^{2}}$．（用题中所给字母表示）
（3）在实验中，W_G和△E_K增并不严格相等，产生误差的主要原因是重锤下落过程受到阻力作用．

Answer 1

分析 （1）根据实验原理与实验器材分析答题．
（2）应用功的计算公式求出重力做的功，由匀变速直线运动的推论求出打B点时的速度，然后求出动能的增加量．
（3）重锤下落过程受到阻力作用，要克服阻力做功，因此动能的增加量与重力做功不相等．

解答 解：（1）实验需要求出重力做功与重锤动能的增加量，需要验证：mgh=$\frac{1}{2}$mv²，
即验证：gh=$\frac{1}{2}$v²，
实验需要用刻度尺测下落高度h，另外打点计时器需要使用交流电源，因此需要的器材为：AD．
（2）从起点O到B点重锤所受重力做功为：W_G=mgh₂，
大小B点时重锤的速度为：v=$\frac{{h}_{3}-{h}_{1}}{2T}$，
重锤动能的增加量为：△E_K=$\frac{1}{2}$mv²=$\frac{m（{h}_{3}-{h}_{1}）^{2}}{8{T}^{2}}$；
（3）重锤下落过程受到阻力作用，要克服阻力做功，因此动能的增加量与重力做功不相等．
故答案为：（1）AD； （2）mgh₂；$\frac{m（{h}_{3}-{h}_{1}）^{2}}{8{T}^{2}}$；（3）重锤下落过程受到阻力作用．

点评 探究动能定理的方案很多，本实验通过自由落体运动探究动能定理实验，要理解实验原理，理解实验原理是解题的前提与关键；应用匀变速直线运动的推论可以求出重锤的瞬时速度，然后求出动能．