Question

如图所示的实验装置验证机械能守恒定律.实验所用的电源为学生电源，输出电压为6V的交流电和直流电两种.重锤从高处由静止开始落下，重锤上拖着的纸带通过打点计时器打出一系列的点，对纸带上的点的痕迹进行测量，即可验证机械能守恒定律.

（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件；

B．将打点计时器接到电源的直流输出端上；

C．用天平测量出重锤的质量；

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．测量打出的纸带上某些点之间的距离；

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

指出其中没有必要进行的或者操作不恰当的步骤，将其选项对应的字母填在下面的空行内，并说明其原因.

答：_________________________________________________________________

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（2）利用这个装置也可以测量重锤下落的加速度a的数值.如图所示，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A点距起始点O的距离为S₀，点A、C间的距离为s₁，点C、E间的距离为s₂，使用交流电的频率为f，则根据这些条件计算重锤下落的加速度a的表达式为：a=__________。

（3）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能大于重锤动能的增加，其原因主要是因为在重锤下落过程中存在着阻力的作用，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公认的较准确的值为g，还需要测量的物理量是__________。试用这些物理量和纸带上的测量数据表示出重锤的下落的过程中受到的平均阻力大小为F=__________。

 

Answer 1

【答案】

(1)BCD（2）（3）

【解析】

试题分析：(1)B：错误，应接到交流输出端上；C：没有必要测量m；D：错误，应先接通开关，让第1点打清楚再放开重物。

（2）重锤做匀加速直线运动，所以在相等时间内走过的位移差是一个定值，故,又因为，所以

（3）重锤的质量m，根据牛顿第二定律得：

考点：本题考查的是验证验证机械能守恒定律的问题

点评：纸带问题的处理是力学实验中常见的问题．我们可以纸带法实验中，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．对于阻力的求解我们可以从牛顿第二定律角度求解，也可以运用动能定理去解决．