Question

某同學(xué)用如圖甲所示的實(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，可以提供輸出電壓為6V的交流電和直流電，交流電的頻率為50Hz．重錘從高處由靜止開始下落，重錘拖著的紙帶上打出一系列的點(diǎn)，對(duì)紙帶上的點(diǎn)測(cè)量并分析，即可驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律．
（1）他進(jìn)行了下面幾個(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(cè)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(cè)量紙帶上某些點(diǎn)間的距離；
F．根據(jù)測(cè)量的結(jié)果計(jì)算重錘下落過程中減少的重力勢(shì)能   是否等于增加的動(dòng)能．
其中沒有必要進(jìn)行的步驟是

 

，操作不當(dāng)?shù)牟襟E是

 

．
（2）這位同學(xué)進(jìn)行正確測(cè)量后挑選出一條點(diǎn)跡清晰的紙帶進(jìn)行測(cè)量分析，如圖乙所示．其中0點(diǎn)為起始點(diǎn)，A、B、C、D、E、F為六個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)．根據(jù)紙帶上的測(cè)量數(shù)據(jù)，當(dāng)打B點(diǎn)時(shí)重錘的速度為

 

m/s．（保留3位有效數(shù)字）
（3）他繼續(xù)根據(jù)紙帶算出各點(diǎn)的速度v，量出下落距離h，并以

v2

2

為縱軸、以h為橫軸畫出的圖象，應(yīng)是圖丙中的

 

．

Answer 1

分析：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．根據(jù)重力做功和重力勢(shì)能的關(guān)系可以求出重力勢(shì)能的減小量；勻變速直線運(yùn)動(dòng)中中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度等于該過程中的平均速度，由此求出B點(diǎn)的速度，進(jìn)一步可以求出重錘動(dòng)能的增加量；
該實(shí)驗(yàn)利用小球經(jīng)過光電門的平均速度來代替瞬時(shí)速度，根據(jù)功能關(guān)系可知該實(shí)驗(yàn)需要驗(yàn)證的關(guān)系式為：mgh=

1

2

mv²，由此可以求出該實(shí)驗(yàn)中需要驗(yàn)證的關(guān)系式．

解答：解：（1）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）勻變速直線運(yùn)動(dòng)中中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度等于該過程中的平均速度，由此可以求出B點(diǎn)的速度大小為：
v_B=

xAC

tAC

=

0.2168-0.1431

2×0.02

=1.84m/s
（3）他繼續(xù)根據(jù)紙帶算出各點(diǎn)的速度v，量出下落距離h，并以

v2

2

為縱軸、以h為橫軸畫出的圖象，
根據(jù)

1

2

v²=gh，所以應(yīng)是圖中的C．
故答案為（1）①C；B；
（2）1.84；
（3）C．

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、實(shí)驗(yàn)?zāi)康�，了解具體操作，同時(shí)加強(qiáng)應(yīng)用物理規(guī)律處理實(shí)驗(yàn)問題的能力，注意圖象斜率的含義，及有效數(shù)字的認(rèn)識(shí)．