Question

图甲是“利用自由落体运动验证机械能守恒”的实验装置．让质量为m的重物自由下落，打出一条较为理想的纸带，O为打点计时器在纸带上打出的第一个点，选取纸带上连续打出的五个点A、B、C、D、E，并测量出OA间的距离为s₁，AC间的距离为s₂，CE间的距离为s₃，如图乙所示．已知打点计时器使用的交流电频率为f，请你回答：（当地重力加速度g）


（1）在固定打点计时器时，应将其平面处于______ 平面内．
（2）手持纸带保持竖直方向，使重物静止在靠近打点计时器的地方．接着要完成的是“A、放开纸带”和“B、接通电源”，这两个环节首先应该完成______（填字母）．
（3）与重物相连接的是图乙中纸带的______端（选填“左”或“右”），打点计时器从打A点到打E点，重物运动的时间为______．
（4）打点计时器从打第一个点O点到打C点的过程中，重物的重力势能的减少量为△E_p=______计时器在打O点和C点的这段时间内，重物的动能增加量为△E_k=______．本实验误差的主要来源有______，______（试举出两条）．

Answer 1

（1）若打点计时器没有固定在竖直平面内，物体不可能做自由落体运动，在不能用此装置验证机械能守恒．
故答案为：竖直．
（2）开始记录时，应先给打点计时器通电打点，然后再释放重物，让它带着纸带一同落下，如果先放开纸带让重物下落，再接通打点计时时器的电源，由于重物运动较快，不利于数据的采集和处理，会对实验产生较大的误差．故选B．
故答案为：B．
（3）物体做加速运动，纸带上的点从左到右间距越来越大，因此重物相连接的是图乙中纸带的左端，打点周期为

1

f

，因此从打A点到打E点，重物运动的时间为

4

f

．
故答案为：左；

4

f

．
（4）根据重力势能的定义式得：
重力势能减小量：△E_p=mgh=mg（s₁+s₂）
利用匀变速直线运动的推论得C点的速度为：
vC=

(s2+s3)

4T

=

f(s2+s3)

4

△EK=

1

2

m

v

2C

=

m(s2+s3)2f2

32

实验误差的主要来源有：纸带与打点计时器之间有摩擦；测量间隔距离有误差；重物下落受到空气阻力交流电频率波动，长度测量，数据处理方法等．
故答案为：mg（s₁+s₂）；

m(s2+s3)2f2

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；空气阻力，交流电频率波动．