Question

某实验小组利用如图甲所示的实验装置来验证机械能守恒定律．已知当地的重力加速度g=9.80m/s²
（1）下面列举了该实验的几个操作步骤：
A．按照图示的装置安装器材；
B．将打点计时器接到电源的“直流输出”上；
C．用天平测出重锤的质量；
D．释放悬挂纸带的夹子，同时接通电源开关打出一条纸带；
E．测量纸带上某些点间的距离；
F．根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能是否等于增加的动能．
其中没有必要进行的或者操作不当的步骤是（填编号字母）

BCD

．
（2）实验小组选出一条纸带如图乙所示，其中O点为打点计时器打下的第一个点，A、B、C为三个计数点，在计数点A和B、B和C之间还各有一个点，测得h₁=12.01cm，h₂=20.20cm，h₃=27.86cm．打点计时器通以50Hz的交流电．根据以上数据算出：当打点计时器打到B点时重锤的重力势能比开始下落时减少了

1.98m

J；此时重锤的动能比开始下落时增加了

1.96m

J，（重锤质量为m kg，答案中的数据均要求保留3位有效数字）

Answer 1

分析：（1）解决实验问题首先要掌握该实验原理，了解实验的仪器、操作步骤和数据处理以及注意事项，只有理解了这些才能真正了解具体实验操作的含义．
（2）纸带法实验中，若纸带匀变速直线运动，测得纸带上的点间距，利用匀变速直线运动的推论，可计算出打出某点时纸带运动的瞬时速度，从而求出动能．根据功能关系得重力势能减小量等于重力做功的数值．

解答：解：（1）B：将打点计时器应接到电源的“交流输出”上，故B错误．
C：因为我们是比较mgh、

1

2

gt2的大小关系，故m可约去比较，不需要用天平，故C错误．
D：开始记录时，应先给打点计时器通电打点，然后再释放重锤，让它带着纸带一同落下，如果先放开纸带让重物下落，再接通打点计时时器的电源，由于重物运动较快，不利于数据的采集和处理，会对实验产生较大的误差，故D错误．
故选BCD．
（2）根据重力做功和重力势能之间的关系有可知当打点计时器打在B点时，重锤的重力势能的减少量为：
△E_P=mgh₂=1.98mJ 
利用匀变速直线运动的推论，可知：
vB=

hAC

4T

=

h3-h1

4T

=1.98m/s
△Ek=

1

2

m

v

2 B

=1.96mJ
故答案为：1.98m，1.96m．

点评：只有明确了实验原理以及实验的数据测量，才能明确各项实验操作的具体含义以及正确进行数据处理，这点要在平时训练中加强练习．