Question

（2012?莆田模擬）用如圖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(xué)生電源，輸出電壓有交流電和直流電兩種．重錘從高處由靜止開始下落，打點計時器在重錘拖著的紙帶上打出一系列的點，對圖中紙帶上的點跡進行測量，即可驗證機械能守恒定律．
（1）下列幾個操作步驟中：
A．按照圖示，安裝好實驗裝置；
B．將打點計時器接到電源的“交流輸出”上；
C．用天平測出重錘的質(zhì)量；
D．先釋放重錘，后接通電源，紙帶隨著重錘運動，打點計時器在紙帶上
打下一系列的點；
E．測量紙帶上某些點間的距離；
F．根據(jù)測量的結(jié)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．
沒有必要的是

C

，操作錯誤的是

D

．（填步驟前相應(yīng)的字母）
（2）利用這個裝置也可以測量重錘下落過程加速度a的大�。�根據(jù)打出的紙帶，選取紙帶上連續(xù)的五個點A、B、C、D、E，測出各點之間的距離如圖所示，電源頻率為f，則a的表達式為：a=

(s4+s3-s2-s1)f2

4

．（用s₁、s₂、s₃、s₄及f表示）

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(guān)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(dāng)?shù)牟襟E是：
開始記錄時，應(yīng)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．
故選D．
（2）利用作差法得：a=

s4+s3-s2-s1

4T2

=

(s4+s3-s2-s1)f2

4

故答案為：（1）C；D；（2）

(s4+s3-s2-s1)f2

4

點評：紙帶問題的處理是力學(xué)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．