Question

【題目】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律。

（1）下面列舉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(zhì)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_______（填選項對應的字母）。

（2）實驗中得到一條紙帶，如圖所示。根據(jù)打出的紙帶，選取紙帶上打出的連續(xù)五個點A、B、C、D、E，測出A點距起始點O的距離為S0，點A、C間的距離為S1，點C、E間的距離為S2，使用交流電的頻率為f，設重錘質(zhì)量為m，則打點計時器打C點時重錘的動能為___________，打點計時器在打O點和C點的這段時間內(nèi)重錘的重力勢能的減少量為________。利用這個裝置也可以測量重錘下落的加速度a的數(shù)值。則根據(jù)這些條件計算重錘下落的加速度a的表達式為：a＝_____________。

（3）在驗證機械能守恒定律的實驗中發(fā)現(xiàn)，重錘減小的重力勢能總是______（填“大于”或“小于”）重錘動能的增加，其原因主要是因為_____________。

Answer 1

【答案】BCD mg（S0+S1） 大于 重錘在下落過程中，會受到空氣阻力作用，紙帶與打點計時器間也會有摩擦阻力作用，阻力做負功。

【解析】

(1)[1]打點計時器的工作電壓均為交流電壓，故B不恰當；本實驗是通過比較動能增加量與重力勢能的減少量是否相等，來驗證機械能是否守恒，所以只要不要求計算兩者的具體數(shù)值，可以不測量質(zhì)量，故C沒有必要；應該是先接通電源，后釋放紙帶，故D不恰當；故填BCD。

(2)[2][3] 據(jù)平均速度等于中間時刻的速度求出打C點時重錘的速度為

重錘動能為

重錘重力勢能的減少量為：

△Ep=mghOC=mg（S0+S1）

[4] 根據(jù)△x=aT2可得加速度為

(3)[5][6] 由于重錘在下落過程中，會受到空氣阻力作用，紙帶與打點計時器間也會有摩擦阻力作用，所以重錘的重力勢能的減少量總是大于動能的增加量。