Question

3．利用图（甲）装置可以测量重锤下落的加速度的数值．如图（乙）所示，根据打出的纸带，选取纸带上打出的连续五个点A、B、C、D、E，测出点A、C间的距离为S₁，点C、E间的距离为S₂，交流电的周期为T，

（1）则根据这些条件计算重锤下落的加速度a的表达式为：a=$\frac{{（{S_2}-{S_1}）}}{{4{T^2}}}$．
（2）在“验证机械能守恒定律”的实验中发现，重锤减小的重力势能总是大于重锤增加的动能，其原因主要是因为在重锤下落过程中存在着阻力的作用，我们可以通过该实验装置测定该阻力的大小．若已知当地重力加速度为g，还需要测量的物理量是重锤质量m（写出名称和符号），重锤在下落过程中受到的平均阻力的大小F=m$[{g-\frac{{（{S_2}-{S_1}）}}{{4{T^2}}}}]$．

Answer 1

分析 （1）根据匀变速直线运动的推论：△x=aT²求解a．
（2）对小球下落过程正确进行受力分析，根据牛顿第二定律列方程可以知道需要测量的物理量以及求出阻力大小

解答 解：（1）由题意可知，x₁、x₂是相邻的相等时间内的位移，而计数点时间T′=2T．
由△x=aT′²可得：a=$\frac{{（{S_2}-{S_1}）}}{{4{T^2}}}$；
（2）设阻力大小为F，由牛顿第二定律可知，mg-F=ma，
得 F=m（g-a）=m（g-$\frac{{（{S_2}-{S_1}）}}{{4{T^2}}}$），可见要测定阻力F的大小，还必须测量重锤的质量m．
故答案为：（1）$\frac{{（{S_2}-{S_1}）}}{{4{T^2}}}$；（2）重锤质量m，m$[{g-\frac{{（{S_2}-{S_1}）}}{{4{T^2}}}}]$．

点评 本题考查了匀变速直线运动规律以及牛顿第二定律在具体实验中的应用，要提高应用基础知识解决实验问题的能力．