Question

9．在“验证机械能守恒定律”的实验中：

（1）下面列举了该实验的某几个操作步骤：
A．按照图1示的装置安装器材；
B．将打点计时器接到电源的直流输出端上；
C．释放悬挂纸带的夹子，然后接通电源开关打出一条纸带；
D．测量打出的纸带上某些点到第一个打出的点之间的距离；
E．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．
其中，有两个步骤明显错误或不恰当，请将其选项对应的字母填在下面的空行中，并写出相应的正确步骤．
①B，应接到交流电源上②C，应先打开电源，再放开物体
（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2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点距起点O的距离为s₀，点A、C间的距离为s₁，点C、E间的距离为s₂，相邻两点的时间为T，则根据这些条件计算重锤下落的加速度a的表达式为：a=$\frac{{s}_{2}-{s}_{1}}{4{T}^{2}}$．
（3）在“验证机械能守恒定律”的实验中发现，重锤减小的重力势能总是大于重锤增加的动能，其原因主要是因为在重锤下落过程中存在着阻力的作用．若我们通过该实验装置测定该阻力的大小，当已知当地重力加速度准确的值为g，还需要测量的物理量是重锤的质量m（写出名称和符号），试用这些物理量和（2）中已经测出的加速度a（可直接用a）表示出重锤在下落过程中受到的平均阻力的大小F=m（g-a）．（用字母表示）

Answer 1

分析 （1）根据实验的原理以及操作中的注意事项确定错误或不恰当的操作步骤．
（2）根据连续相等时间内的位移之差是一恒量求出加速度．
（3）根据牛顿第二定律得出阻力的表达式，从而确定还需要测量的物理量．

解答 解：（1）打点计时器应接到电源的交流输出端上，故B错误．
实验时应先打开电源，再放开物体，故C错误．
（2）根据连续相等时间内的位移之差是一恒量知，${s}_{2}-{s}_{1}=a（2T）^{2}$，解得a=$\frac{{s}_{2}-{s}_{1}}{4{T}^{2}}$．
（3）根据牛顿第二定律得，mg-F=ma，解得平均阻力F=mg-ma，可知还需要测量重锤的质量．
故答案为：（1）?B，应接到交流电源上?，C，应先打开电源，再放开物体；（2）$\frac{{s}_{2}-{s}_{1}}{4{T}^{2}}$，（3）重锤的质量，m（g-a）．

点评 解决本题的关键掌握纸带的处理方法，会通过纸带求解瞬时速度和加速度，主要是匀变速直线运动推论的运用．