Question

完成下面有關物理實驗的問題：

(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，測量的結果分別如下：

甲同學：使用游標為50分度的卡尺，讀數為12.045 cm．

乙同學：使用游標為10分度的卡尺，讀數為12.04 cm．

丙同學：使用游標為20分度的卡尺，讀數為12.045 cm．

從這些實驗數據中可以看出，讀數肯定有錯誤的是______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量

D．釋放懸掛紙帶的夾子，同時接通電源開關，打出一條紙帶

E．測量打出的紙帶上某些點之間的距離

F．根據測量的結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的步驟，將其選項對應的字母填在下面的空行內，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的數值，如圖所示．根據打出的紙帶，選取紙帶上打出的連續五個點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現，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小．若已知當地重力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據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：

設計意圖：本題考查了游標卡尺的使用和讀數，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能力． 解析：(1)使用游標卡尺測量物體的長度時，測量結果的有效數字是由游標卡尺的精確度決定的，而且在讀數時不估讀．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”作單位記錄結果，小數點后應有兩位小數，且末位數字為偶數，故甲同學的結果錯誤． 使用10分度的卡尺測量時，用“mm”作單位記錄結果，小數點后應有一位小數，且末位數字任意，故乙同學讀數正確． 使用20分度的卡尺測量時，用“mm”作單位記錄結果，小數點后應有兩位小數，且末位數字為“0”或“5”，故丙同學的讀數正確． (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中應將“直流”改為“交流”； D中應先接通電源，再釋放紙帶． ②使用交流電的頻率為f，則打點周期為，題中連續相等的時間T=×2=，連續相等時間內的位移之差為Δs=s2-s1，據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量m． 根據牛頓第二定律，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”應改為“交流”；D中應先接通電源，再釋放紙帶． ② ③重錘的質量m；m［g-］

提示：