题目内容

用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律，实验所用的电源为学生电源，输出电压为6V的交流电和直流电两种。重锤从高处由静止开始落下，重锤上拖着的纸带通过打点计时器打出一系列的点，对纸带上的点的痕迹进行测量，即可验证机械能守恒定律。

（1）下面列举出了该实验的几个操作步骤：
A．按照图示的装置安装器件；
B．将打点计时器接到电源的直流输出端上；
C．用天平测量出重锤的质量；
D．释放悬挂纸带的夹子，同时接通电源开关打出一条纸带；
E．测量打出的纸带上某些点之间的距离；
F．根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能是否等于增加的动能。
指出其中没有必要进行的或者操作不恰当的步骤,并简述理由。
____________________________________________________。
（2）利用这个装置也可以测量重锤下落的加速度a的数值。如图所示，根据打出的纸带，选取纸带上打出的连续五个点A、B、C、D、E，测出A点距离起始点O的距离为s0，A、C两点间的距离为s1，C、E两点间的距离为s2，使用交流电的频率为f，则根据这些条件计算重锤下落的加速度a的表达式为：a＝___________________。
（1）步骤B是错误的，应该接到电源的交流输出端；
步骤C不必要，因为根据测量原理，重锤的动能和势能中都包含了质量m，可以约去；
步骤D是错误的，应该先接通电源，待打点稳定后再释放纸带。
（2）

试题分析：(1) 步骤B是错误的:打点计时器使用的是交流电源，因此应该接到电源的交流输出端；
步骤C不必要：本实验中由于，其中m可以消去，只需验证即可，故不需要用天平测量出重锤的质量；
步骤D是错误的：本实验要记录重锤运动的全部信息，所以要先接通电源，待打点稳定后再释放纸带。
（2）设打点周期为T,，根据逐差法可得，
点评：纸带问题的处理是力学实验中常见的问题．我们可以纸带法实验中，若纸带匀变速直线运动，测得纸带上的点间距，利用匀变速直线运动的推论，可计算出打出某点时纸带运动的瞬时速度和加速度．
练习册系列答案
相关题目
在某一次实验中，有一位同学让一小球在水平桌面上从静止开始做匀加速直线运动，用高频摄影机在同一底片上多次曝光，记录下小球每次曝光的位置，并将小球位置编号。如图所示，1位置恰好为小球开始运动的瞬间，作为零时刻。摄影机连续两次曝光时间间隔均为0.5s。

（1）、根据记录各位置间的距离，计算在1、2、3、4、5位置时小球的瞬时速度的大小，将表格补全。
（2）、根据各位置的瞬时速度，在下图中画出小球的v-t图像。

（3）、根据你所画的v-t图像求出小球的加速度为___________m/s2。
 
位置
1
2
3
4
5

0
0.06
 
0.18
 
（13分） 某同学利用如图甲所示的实验装置来探究“物体的加速度与其质量、合外力间的关系”，小车及车中砝码的质量用M表示，盘及盘中砝码的质量用m表示，小车的加速度可由小车后拖动的纸带由打点计时器打出的点计算出。

完成下列填空：
（1）（4分）实验装置中的打点计时器的实物图如图乙所示，该种打点计时器的电源为    V的   电(填“交流”或“直流”)。
（2）（2分）在实验时某同学由于疏忽，遗漏了平衡摩擦力这一步，他测得的图像可能是右图中的     （填“甲”“乙”“丙”）

（3）某同学得到一条用打点计时器打下的纸带如图所示，并在其上取A、B、C、D、E、F、G等7个计数点，每相邻两个计数点间还有4个点图中没有画出，打点计时器接周期为T=0.02s的交流电源。他经过测量和计算得到打点计时器打下B、C、D、E、F各点时小车的瞬时速度，记录在下面的表格中。

①（2分） 计算打点计时器打下F点时小车的瞬时速度的公式为vF=          (用题目中的字母表示)
②（3分）根据上面得到的数据，以A点对应的时刻为t=0时刻，在坐标纸上作出小车的速度随时间变化的v－t图线；

③（2分）由v－t图线求得小车的加速度大小约为a =         m/s2（结果保留两位有效数字）。
用打点计时器打出的被小车带动的纸带如图所示。电源的频率为50Hz，在纸带上按先后顺序取0、1、2、3、4、5、6共七个计数点，相邻的两个点间均有四个点未画出，用刻度尺量出点1、2、3、4、5、6到O点的距离，标在了纸带上(纸带上的单位为厘米)。试求出： 打下计数点3时小车速度的大小为___________，小车加速度的大小为__________.（保留三位有效数字）
在“力的合成的平行四边形定则”实验中，橡皮条的一端固定于P点。如题图所示，用A、B两只弹簧测力计将橡皮条的另一端拉至O点，分别记录两分力的大小和方向，此时，弹簧测力计A的示数为­­­­­­­_____Ｎ。接下来，为了测出这两分力的合力，用一只弹簧测力计沿ＰO方向拉伸橡皮条，使橡皮条的长度　　　ＰO（选填“大于”“等于”或“小于”）记录下该力的大小和方向。
（6分）用如图所示装置验证小球沿斜面运动的过程中机械能守恒。斜面的末端与水平桌面相切，小球从离桌面高h处由静止释放，小球离开桌面后落在水平地面上，此过程的水平位移用s表示，桌面高H。改变小球释放的位置，记录多组h、s值。
（1）若小球在运动的过程中机械能守恒，则h与s2间应满足的关系是__________
 

（2）某同学根据实验结果，画出了h―s2图象如上图所示。图象不过原点，并且随着s的增大图象有弯曲的迹象。下列关于产生这种现象的原因及改进措施的论述正确的是      
a.小球与斜面和桌面间有摩擦，改用动摩擦因数更小的斜面和桌面
b.小球运动过程中受到空气阻力的作用，换用密度小一点的空心球进行实验
c.小球运动过程中受到空气阻力的作用，换用密度大一点的实心球进行实验
d.小球与斜面和桌面间有摩擦，在原基础上适当减小一下斜面的倾角
（6分）某同学为探究“恒力做功与物体动能改变的关系”，设计了如下实验，他的操作步骤是：

①摆好实验装置如图。
②将质量为200g的小车拉到打点计时器附近，并按住小车。
③在质量为10g、30g、50g的三种钩码中，他挑选了一个质量为50g的钩码挂在拉线P上
④释放小车，打开打点计时器的电源，打出一条纸带。
⑴在多次重复实验得到的纸带中取出较为满意的一
条，经测量、计算，得到如下数据：
第一个点到第N个点的距离为40.0cm.②打下第N点时小车的速度大小为1.00m/s。该同学将钩码的重力当作小车所受的拉力，算出拉力对小车做的功为        J，小车动能的增量为       J。
⑵此次实验探究结果，他没能得到“恒力对物体做的功，等于物体动能的增量”，且误差很大，显然，在实验探究过程中忽视了各种产生误差的因素。请你根据该同学的实验操作过程帮助分析一下，造成较大误差的主要原因是（至少说出两种可能）：   。
（6分）A、B两位同学看到了这样一个结论：“由理论分析可得，弹簧的弹性势能公式为（式中k为弹簧的劲度系数，x为弹簧的形变量）”。为验证这一结论，A、B两位同学设计了如下的实验：
①首先他们都进行了如图甲所示的实验：将一根轻质弹簧竖直挂起，在弹簧的另一端挂上一个已知质量为m的小铁球，稳定后测得弹簧伸长量为d；
②A同学完成步骤①后，接着进行了如图乙所示的实验：将这根弹簧竖直的固定在水平桌面上，并把小铁球放在弹簧上，然后竖直地套上一根带有插销孔的长透明塑料管，利用插销压缩弹簧；拔掉插销时，弹簧对小铁球做功，使小铁球弹起，测得弹簧的压缩量为x时，小铁球上升的最大高度为H.
③B同学完成步骤①后，接着进行了如图丙所示的实验. 将这根弹簧放在一光滑水平桌面上，一端固定在竖直墙上，另一端被小球压缩，测得压缩量为x，释放弹簧后，小球从高为h的桌面上水平抛出，抛出的水平距离为L.

（1）A、B两位同学进行图甲所示实验的目的是为了确定弹簧的劲度系数，用m、d、g表示劲度系数k=             .
（2）如果成立，那么A同学测出的物理量x与d、H的关系式是：x=          ；B同学测出的物理量x与d、h、L的关系式是：x=           .
(9分)如图甲为“用DIS（位移传感器、数据采集器、计算机）“研究加速度和力的关系”的实验装置。

（1）在该实验中必须采用控制变量法，应保持___________不变，用钩码所受的重力作为小车所受外力，用DIS测小车的加速度.。
（2）改变所挂钩码的数量，多次重复测量。在某次实验中根据测得的多组数据可画出a-F关系图线（如图乙所示）。
①分析此图线的OA段可得出的实验结论是：                             
②此图线的AB段明显偏离直线，造成此误差的主要原因是(     )
A．小车与轨道之间存在摩擦B．导轨保持了水平状
C．所挂钩码的总质量太大D．所用小车的质量太大

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