Question

（1）图（a）为“验证机械能守恒定律”的实验装置示意图，现有的器材为：铁架台、电磁打点计时器、纸带、复写纸、带铁夹的重锤．为完成本实验，除了所给的器材，还需要的器材有：

AC

（填入正确选项前的字母）

A．直尺    B．秒表    C.4～6V的交流电源    D.4～6V的直流电源
（2）在实验中，已知电磁打点计时器工作周期T=0.02S，自由下落的重锤质量m=2kg，如图（b）所示为某同学实验后选出的一条理想的纸带，O点是打出的第一个点，A、B、C是在纸带上取出的三个计数点，AB、BC间各有一个点未画出．经测得A、B、C三点到O点的距离分别为：S₁=12.9cm，S₂=20.6cm，S₃=28.9cm，g=10m/s²，完成以下问题：（★本题中涉及到数值计算的，结果均得保留两位有效数字）
①纸带的

左

端与重锤连接（填左或右）．
②打点计时器打下计数点B时，物体的速度v_B=

2.0

m/s．
③从起点O到打下计数点B的过程中，重力势能的减少量△E_P=

4.1

J，此过程中物体动能的增量△E_K=

4.0

J．
④在此实验中发现，重锤重力势能的减少量总是大于动能的增量，其主要原因是因为在重锤下落过程存在阻力作用，可以通过该装置测定该阻力的大小．设重锤所受阻力大小F恒定，试用题目中所给物理量的符号表示出重锤所受阻力大小F=

mg-m

s3+s1-2s2

4T2

．（用m、T、g、S₁、S₂、S₃表示）

Answer 1

分析：1、验证机械能守恒定律的原理，重锤下落损失的重力势能等于其增加的动能（在实验误差允许范围内）；计算动能时，需计算速度，要用到打点计时器，打点计时器用交流电源．
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和加速度，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）通过打点计时器计算时间，故不需要秒表．
打点计时器应该与交流电源连接．
需要刻度尺测量纸带上两点间的距离．
故选AC．
（2）①从纸带上可以看出0点为打出来的第一个点，速度为0，重物自由下落，初速度为0，所以应该先打出0点，而与重物相连的纸带在下端，应该先打点．所以纸带的左端应与重物相连．
②AB、BC间各有一个点未画出．所以相邻的计数点的时间间隔是t=2T=0.04s
利用匀变速直线运动的推论
v_B=

XAC

tAC

=2.0m/s．
③重力势能减小量△E_p=mgh=2×9.8×0.206 J=4.1 J．
E_kB=

1

2

mv_B²=4.0  J．
④利用匀变速直线运动的推论△x=at²
a=

xBC-xAB

t2

=

s3+s1-2s2

4T2

对重物运用牛顿第二定律得：
mg-f=ma
f=mg-ma=mg-m

s3+s1-2s2

4T2

故答案为：（1）AC     （2）①左，②2.0，③4.1，4.0    ④mg-m

s3+s1-2s2

4T2

点评：考查了验证机械能守恒定律的原理及所需的仪器．运用运动学公式和动能、重力势能的定义式解决问题是该实验的常规问题．
要注意单位的换算和有效数字的保留．