Question

【题目】用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下落，重锤上拖着的纸带打出一系列的点，对纸带的点痕进行测量，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”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，将其选项对应的字母填在下面的空行内，并说明其原因。

答：___________________________

（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，选取纸带上的连续的五个点A、B、C、D、E，测出A距起始点O的距离为s0，点AC间的距离为s1，点CE间的距离为s2，使用交流电的频率为f，根据这些条件计算重锤下落的加速度a＝_________。

（3）在用自由落体运动做“验证机械能守恒定律”实验中，用天平称得重物的质量为，所用电源的频率为50Hz，某同学通过正确的实验操作得到了一条理想的纸带。纸带上打出的点如图所示（纸带上的O点是第一个打印点，A、B、C、D、E分别是每打两个点的时间作为计时单位取的记数点，图中数据单位为毫米），已知当地的重力加速度。选择B点为初始点，D点为终点，则从打下B点到打下D点的过程中，重物的重力势能的减少量为______J；重物动能的增加量为______J。

Answer 1

【答案】 （1）步骤B是错误的。应该接到电源的交流输出端。步骤D是错误的，应该先接通电源，待打点稳定后再释放纸带。步骤C不必要，因为根据测量原理，重锤的动能和势能中都包含了质量m，可以约去。 （2） （3）0.914； 0.908

【解析】（1）将打点计时器应接到电源的“交流输出”上，故B错误．因为我们是比较mgh、 mv2的大小关系，故m可约去比较，不需要用天平．故C错误．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．
（2）根据 可知， .

（3）重物由B点运动到D点时，
重物的重力势能的减少量△Ep=mgh=0.5×9.8×（0.3815-0.195）J=0.914J．
利用匀变速直线运动的推论: ，则EkB=mvB2=0.942 J
，则 EkD=mvD2=1.850 J，则△Ek=EkD-EkB=0.908 J