Question

【題目】下圖是“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖，以下列出了一些實(shí)驗(yàn)步驟：

A．用天平測(cè)出重物和夾子的質(zhì)量

B．把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器用鐵夾固定放到桌邊的鐵架臺(tái)上，使兩個(gè)限位孔在同一豎直面內(nèi)

C．把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接在交流電源上，電源開關(guān)處于斷開狀態(tài)

D．將紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔，上端用手提著，下端夾上系住重物的夾子，讓重物靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，處于靜止?fàn)顟B(tài)

E．接通電源，待計(jì)時(shí)器打點(diǎn)穩(wěn)定后釋放紙帶，之后再斷開電源

F．用秒表測(cè)出重物下落的時(shí)間

G．更換紙帶，重新進(jìn)行兩次實(shí)驗(yàn)

（1）對(duì)于本實(shí)驗(yàn)，以上不必要的兩個(gè)步驟是_____ 和________

（2）取打下第1個(gè)點(diǎn)O時(shí)重錘的重力勢(shì)能為零，計(jì)算出該重錘下落不同高度h時(shí)所對(duì)應(yīng)的動(dòng)能Ek和重力勢(shì)能Ep．建立坐標(biāo)系，橫軸表示h，縱軸表示Ek和Ep，根據(jù)測(cè)量及計(jì)算得出的數(shù)據(jù)在下圖中繪出圖線Ⅰ和圖線Ⅱ．已求得圖線Ⅰ斜率的絕對(duì)值k1=2．94J/m，圖線Ⅱ的斜率k2=2．80J/m．重錘和紙帶在下落過程中所受平均阻力與重錘所受重力的比值為_________（用k1和k2表示，不必算出具體數(shù)值）．

Answer 1

【答案】（1）A、F（2）．

【解析】試題分析：（1）實(shí)驗(yàn)中驗(yàn)證動(dòng)能的增加量和重力勢(shì)能的減小量是否相等，兩邊都有質(zhì)量，可以約去，所以不需要測(cè)出重物和夾子的質(zhì)量，故A不需要．物體下落的時(shí)間可以通過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器直接得出，不需要秒表測(cè)重物下落的時(shí)間，故F不需要．故選：A和F．

（2）取打下O點(diǎn)時(shí)重物的重力勢(shì)能為零，因?yàn)槌跷恢玫膭?dòng)能為零，則機(jī)械能為零，每個(gè)位置對(duì)應(yīng)的重力勢(shì)能和動(dòng)能互為相反數(shù)，即重力勢(shì)能的絕對(duì)值與動(dòng)能相等，而圖線的斜率不同，原因是重物和紙帶下落過程中需要克服阻力做功．根據(jù)動(dòng)能定理得：mgh-fh=mv2，則，圖線斜率k1=mg，圖線斜率k2=mg-f，知k1-f=k2，則阻力f=k1-k2．所以重物和紙帶下落過程中所受平均阻力與重物所受重力的比值為．