Question

在《验证机械能守恒定律》实验中，实验装置如图1所示．
（1）根据打出的纸带（图2），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x_o，点A、C间的距离为x₁，点C、E间的距离为x₂，交流电的周期为T，当地重力加速度为g，则根据这些条件计算打C点时的速度表达式为：v_c=

x1+x2

4T

（用x₁、x₂和T表示）
（2）根据实验原理，只要验证表达式

g(x1+x2)=

(x1+x2)2

32T2

（用g、x_o、x₁、x₂和T表示）成立，就验证了机械能守恒定律．
（3）完成实验中发现，重锤减少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，我们可以通过该实验装置测定该阻力的大小则还需要测量的物理量是

重物的质量

（写出名称）

Answer 1

分析：（1）根据匀变速直线运动中，时间中点的瞬时速度等于该过程中的平均速度可以求出打C点时的速度表达式；
（2）根据△E_k=△E_p可以求出需要验证的表达式；
（3）根据牛顿第二定律mg-f=ma，可知若通过该实验装置测定该阻力的大小则还需要测量重物的质量．

解答：解：（1）根据匀变速直线运动中，时间中点的瞬时速度等于该过程中的平均速度得：
vC=

x1+x2

4T

（2）重力势能的减小量等于重力所做功，因此从开始到C点重力势能的减小量为：
△E_p=mg（x₀+x₁）
从开始到C动能的增加量为：
△Ek=

1

2

m

v

2 C

=m

(x1+x2)2

32T2

根据△E_k=△E_p可得：
g(x1+x2)=

(x1+x2)2

32T2

（3）根据牛顿第二定律得：mg-f=ma，因此测定该阻力的大小则还需要测量重物的质量．
故答案为：（1）

x1+x2

4T

，（2）g(x1+x2)=

(x1+x2)2

32T2

，（3）重物质量．

点评：纸带问题的处理时力学实验中常见的问题，书本上的实验，我们要从实验原理、实验仪器、实验步骤、实验数据处理、实验注意事项这几点去搞清楚．