Question

完成下面有關(guān)物理實驗的問題：

(1)甲、乙、丙三位同學在使用不同的游標卡尺測量同一個物體的長度時，測量的結(jié)果分別如下：

甲同學：使用游標為50分度的卡尺，讀數(shù)為12.045 cm．

乙同學：使用游標為10分度的卡尺，讀數(shù)為12.04 cm．

丙同學：使用游標為20分度的卡尺，讀數(shù)為12.045 cm．

從這些實驗數(shù)據(jù)中可以看出，讀數(shù)肯定有錯誤的是______同學．

(2)用如圖所示的實驗裝置驗證機械能守恒定律．實驗所用的電源為學生電源，輸出電壓為6 V的交流電和直流電兩種．重錘從高處由靜止開始落下，重錘上拖著的紙帶通過打點計時器打出一系列的點，對紙帶上點的痕跡進行測量，即可驗證機械能守恒定律．

①下面列舉了該實驗的幾個操作步驟：

A．按照圖示的裝置安裝器件

B．將打點計時器接到電源的直流輸出端上

C．用天平測量出重錘的質(zhì)量

D．釋放懸掛紙帶的夾子，同時接通電源開關(guān)，打出一條紙帶

E．測量打出的紙帶上某些點之間的距離

F．根據(jù)測量的結(jié)果計算重錘下落過程中，減少的重力勢能是否等于增加的動能

指出其中沒有必要進行的或者操作不恰當?shù)牟襟E，將其選項對應(yīng)的字母填在下面的空行內(nèi)，并說明其原因．

答：_________________________________．

②利用這個裝置也可以測量重錘下落的加速度a的數(shù)值，如圖所示．根據(jù)打出的紙帶，選取紙帶上打出的連續(xù)五個點A、B、C、D、E，測出A點距起點O的距離為s₀，點A、C間的距離為s₁，點C、E間的距離為s₂，使用交流電的頻率為f，則根據(jù)這些條件計算重錘下落的加速度a的表達式為：a=______．

③在驗證機械能守恒定律的實驗中發(fā)現(xiàn)，重錘減少的重力勢能總是大于重錘動能的增加，其原因主要是因為在重錘下落過程中，存在著阻力的作用，可以通過該實驗裝置測定該阻力的大�。�若已知當?shù)刂亓�加速度公認的較準確值為g，還需要測量的物理量是_______．

試用這些物理量和紙帶上的測量數(shù)據(jù)表示出重錘在下落過程中受到的平均阻力大小為F=_______．

Answer 1

答案：
解析：

設(shè)計意圖：本題考查了游標卡尺的使用和讀數(shù)，考查了驗證機械能守恒定律的實驗步驟，考查了測定勻變速直線運動的加速度，考查了測定重錘下落過程中的平均阻力，同時也考查了學生的實驗?zāi)芰Γ?/p> 解析：(1)使用游標卡尺測量物體的長度時，測量結(jié)果的有效數(shù)字是由游標卡尺的精確度決定的，而且在讀數(shù)時不估讀．對于10分度的游標尺，它是將9 mm分成10等份，每一等份與主尺上的最小刻度之差為0.1 mm，因此這種卡尺的精確度為0.1 mm． 對于20分度的游標尺，它是將19 mm分成20等份，每一等份與主尺上的最小刻度之差為0.05 mm，因此，這種卡尺的精確度為0.05 mm． 對于50分度的游標尺，它是將49 mm分成50等份，每一等份與主尺上的最小刻度之差為0.02 mm，因此，這種卡尺的精確度為0.02 mm． 使用50分度的卡尺測量時，用“mm”作單位記錄結(jié)果，小數(shù)點后應(yīng)有兩位小數(shù)，且末位數(shù)字為偶數(shù)，故甲同學的結(jié)果錯誤． 使用10分度的卡尺測量時，用“mm”作單位記錄結(jié)果，小數(shù)點后應(yīng)有一位小數(shù)，且末位數(shù)字任意，故乙同學讀數(shù)正確． 使用20分度的卡尺測量時，用“mm”作單位記錄結(jié)果，小數(shù)點后應(yīng)有兩位小數(shù)，且末位數(shù)字為“0”或“5”，故丙同學的讀數(shù)正確． (2)驗證機械能守恒定律： ①C不必要．因為增加的動能為mv2，減少的重力勢能為mgh，m可以約去； B中應(yīng)將“直流”改為“交流”； D中應(yīng)先接通電源，再釋放紙帶． ②使用交流電的頻率為f，則打點周期為，題中連續(xù)相等的時間T=×2=，連續(xù)相等時間內(nèi)的位移之差為Δs=s2-s1，據(jù)Δs=aT2解得重錘下落的加速度為 a= ③要想測定阻力的大小，還需要測量的物理量是重錘的質(zhì)量m． 根據(jù)牛頓第二定律，有 mg-F阻=ma 解得重錘下落過程中受到的平均阻力為 F阻=mg-ma=m［g-］ 易錯點：在求解加速度a時，學生由于審題不細，受平常思維定勢的影響，f取了50 Hz，導致解題錯誤；求解平均阻力F時，許多學生將F=m(g-a)當作了最后結(jié)果，由于解題不徹底而失分． 答案：(1)甲 (2)①C不必要，因為增加的動能為mv2，減少的重力勢能為mgh，m可以約去；B中“直流”應(yīng)改為“交流”；D中應(yīng)先接通電源，再釋放紙帶． ② ③重錘的質(zhì)量m；m［g-］

提示：