Question

20．在利用自由落体运动验证机械能守恒定律的实验中，电源的频率为50Hz，依次打出的点为0，l，2，3，4，…n．则：

（1）如用第2点到第6点之间的纸带来验证，必须直接测量的物理量为①第2点到第6点之间的距离h₂₆、②第1点到第3点之间的距离h₁₃、③第5点到第7点之间的距离h₅₇，必须计算出的物理量为④第2点的瞬时速度v₂、⑤第6点的瞬时速度v₆，验证的表达式为⑥gh₂₆=$\frac{1}{2}$v₆²-$\frac{1}{2}$v₂²．
（2）下列实验步骤操作合理的顺序排列是ADBCEF （填写步骤前面的字母）．
A．将打点计时器竖直安装在铁架台上
B．接通电源，再松开纸带，让重物自由下落
C．取下纸带，更换新纸带（或将纸带翻个面）重新做实验
D．将重物固定在纸带的一端，让纸带穿过打点计时器，用手提着纸带
E．选择一条纸带，用刻度尺测出物体下落的高度h₁，h₂，h₃…，h_n，计算出对应的瞬时速度v_l，v₂，v₃，…v_n
F．分别算出$\frac{1}{2}$mv${\;}_{n}^{2}$和mgh．，在实验误差范围内看是否相等．

Answer 1

分析 根据实验的原理确定需要测量的物理量，从而确定直接测量的物理量，以及计算的物理量．
实验步骤操作的顺序：安装在铁架台，安装打点计时器，将重物固定在纸带的一端，让纸带穿过打点计时器，打点，重复，选纸带，数据处理．

解答 解：（1）验证从2到6点的机械能守恒，首先要测量这两点之间的距离，用来计算mgh；还要用平均速度法求出两点的速度，故还要测量该点两侧的一段距离，如点1至点3的距离h₁₃，以及5至7点之间的距离h₅₇．所以必须直接测量的物理量为第2点到第6点之间的距离h₂₆，第1点到第3点之间的距离h₁₃，第5点到第7点之间的距离h₅₇，
必须计算出的物理量为第2点的瞬时速度v₂，第6点的瞬时速度v₆．
验证的表达式为：gh₂₆=$\frac{1}{2}$v₆²-$\frac{1}{2}$v₂²．
（2）按照实验操作的步骤顺序：安装在铁架台，安装打点计时器（A），将重物固定在纸带的一端，让纸带穿过打点计时器（D），打点（B） 重复（C）选纸带（E），数据处理（F）．
故答案为：（1）第2点到第6点之间的距离h₂₆，第1点到第3点之间的距离h₁₃，第5点到第7点之间的距离h₅₇，第2点的瞬时速度v₂，第6点的瞬时速度v₆ ，gh₂₆=$\frac{1}{2}$v₆²-$\frac{1}{2}$v₂²．
（2）ADBCEF．

点评 该题考查到验证机械能守恒的实验原理、实验步骤，掌握其原理是解决本题的关键，即验证重力势能的减小量与动能的增加量是否相等．