Question

（2008?惠州三模）用如圖1所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律實(shí)驗(yàn)所用的電源為學(xué)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下落，重錘上拖著的紙帶打出一系列的點(diǎn)，對(duì)圖中紙帶上的點(diǎn)痕進(jìn)行測量．
即可驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律
①下面列舉了該實(shí)驗(yàn)的幾個(gè)操作步驟
A．按照?qǐng)D示的裝置安裝器件；
B．將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接到電源的“直流輸出”上
C．用天平測出重錘的質(zhì)量；
D．先接通電源，后釋放紙帶，打出一條紙帶
E．測量紙帶上某些點(diǎn)間的距離；
F．根據(jù)測量的結(jié)果計(jì)算重錘下落過程中減少的重力勢能是否等于增加的動(dòng)能
其中沒有必要進(jìn)行的步驟是

C

，操作不當(dāng)?shù)牟襟E是

B

．
②利用這個(gè)裝置也可以測量重錘下落的加速度．如圖2所示是打出的一條紙帶，選取紙帶上的連續(xù)的五個(gè)點(diǎn)A、B、C、D、E，測出各點(diǎn)之間的距離如圖2所示．使用電流的頻率為f，則計(jì)算重錘下落的加速度的表達(dá)式a=

(x4+x3-x1-x2)f2

4

．（用x₁、x₂、x₃、x₄及f表示）
③在驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，重錘減小的重力勢能總是大于重錘增加的動(dòng)能，其主要原因是重錘和紙帶下落過程中存在阻力作用，可以通過該實(shí)驗(yàn)裝置測阻力的大小，若已知當(dāng)?shù)刂亓�加速度為g，還需要測量的物理量是

重錘的質(zhì)量m

．

Answer 1

分析：①解決實(shí)驗(yàn)問題首先要掌握該實(shí)驗(yàn)原理，了解實(shí)驗(yàn)的儀器、操作步驟和數(shù)據(jù)處理以及注意事項(xiàng)，只有這樣才能明確每步操作的具體含義．
②利用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推理△x=aT²可以求出重錘下落的加速度大小．
③根據(jù)牛頓第二定律有：mg-f=ma，因此只有知道重錘的質(zhì)量m，即可求出阻力大�。�

解答：解：①B：將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接到電源的“交流輸出”上，故B錯(cuò)誤，操作不當(dāng)．
C：因?yàn)槲覀兪潜容^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．
故答案為：C，B．
②由題意可知，各個(gè)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔為T=

1

f

，五段位移可以將第一段位移舍掉，由逐差法得：
a=

(x4+x3-x1-x2)f2

4

．
故答案為：a=

(x4+x3-x1-x2)f2

4

．
③根據(jù)牛頓第二定律有：mg-f=ma，因此只有知道重錘的質(zhì)量m，即可求出阻力大�。�
故答案為：重錘的質(zhì)量m．

點(diǎn)評(píng)：解答實(shí)驗(yàn)問題的關(guān)鍵是明確實(shí)驗(yàn)原理，熟練應(yīng)用物理基本規(guī)律，因此這點(diǎn)在平時(shí)訓(xùn)練中要重點(diǎn)加強(qiáng)．