Question

用如圖1所示的實驗裝置驗證機械能守恒定律，實驗所用的電源為學生電源，輸出電壓為6V的交流電和直流電兩種．重錘從高處由靜止開始落下，重錘上拖著的紙帶通過打點計時器打出一系列的點，對紙帶上的點的痕
跡進行測量，即可驗證機械能守恒定待律．
①下面列舉出了該實驗的幾個操作步驟：
A．按照圖示的裝置安裝器件；
B．將打點計時器接到電源的直流輸出端上；
C．用天平測量出重錘的質量；
D．釋放懸掛紙帶的夾子，同時接通電源開關打出一條紙帶；
E．測量打出的紙帶上某些點之間的距離；
F．根據(jù)測量的結果計算重錘下落過程中減少的重力勢能是否等
于增加的動能．
指出其中沒有必要進行的或者操作不恰當?shù)牟襟E（簡要地說明理由）．

 

．
②利用這個裝置也可以測量重錘下落的加速度a的數(shù)值．如圖2所示，根據(jù)打出的紙帶，選取帶上打出的連續(xù)五個點A、B、C、D、E，測出A點距離起始點O的距離為s₀，A、C兩點間的距離為s₁，C、E兩點間的距離為s₂，使用交流電的頻率為f，則根據(jù)這些條件計算重錘下落的加速度a表達式為：a=

 

．

Answer 1

分析：解決實驗問題首先要掌握該實驗原理，了解實驗的儀器、操作步驟和數(shù)據(jù)處理以及注意事項．
紙帶實驗中，若紙帶勻變速直線運動，測得紙帶上的點間距，利用勻變速直線運動的推論，可計算出打出某點時紙帶運動的加速度．

解答：解：①沒有必要進行的步驟是：
因為我們是比較mgh、

1

2

mv²的大小關系，故m可約去比較，不需要用天平．故C沒有必要．故選C．
操作不恰當?shù)牟襟E是：
應將打點計時器接到電源的交流輸出端上，故B錯誤．
開始記錄時，應先給打點計時器通電打點，然后再釋放重錘，讓它帶著紙帶一同落下，如果先放開紙帶讓重物下落，再接通打點計時時器的電源，由于重物運動較快，不利于數(shù)據(jù)的采集和處理，會對實驗產(chǎn)生較大的誤差，故D錯誤．
②利用勻變速直線運動的推論△x=at²
a=

△x

t2

=

s2-s1

4T2

=

(s2-s1)f2

4

．
故答案為：①步驟B是錯誤的，應該接到電源的交流輸出端；步驟C不必要，因為根據(jù)測量原理，重錘的動能和勢能中都包含了質量m，可以約去；步驟D是錯誤的，應該先接通電源，待打點穩(wěn)定后再釋放紙帶．
②

(s2-s1)f2

4

點評：紙帶問題的處理是力學實驗中常見的問題．我們可以紙帶法實驗中，若紙帶勻變速直線運動，測得紙帶上的點間距，利用勻變速直線運動的推論，可計算出打出某點時紙帶運動的瞬時速度和加速度．