Question

（1）将下列验证机械能守恒定律的实验步骤按正确顺序排列起来

BFCADGE

A．选取第1、2点的距离接近2mm的一条纸带，在这条纸带上选定计数点．
B．将铁架台放在实验桌上，用附夹把打点计时器固定在铁架台上．
C．换新纸带重复实验．
D．量出从首点到各计数点间的距离，并算出各计数点的即时速度．
E．比较△E_K和△E_P在误差允许范围内是否近似相等．
F．在重锤上夹持一纸带，并将它从打点计时器的复写纸下面穿过限位孔，手持纸带保持竖直方向，接通电源后，松手让重锤牵引纸带下落，得到打点的纸带．
G．计算各计数点的动能增加量△E_K和势能减小量△E_P．
（2）使用质量为m的重锤和打点计时器验证机械能守恒定律的实验中，在选定的纸带上依次取计数点如图所示，纸带上所打的点记录了物体在不同时刻的位置．设打点计时器的打点周期为T，且O为打下的第一个点．当打点计时器打点“3”时，物体的动能表达式为

m(s4-s2)2

8T2

，若以重物的运动起点O为参考点，当打第点“3”时物体的重力势能减少量表达式为

mgs₃

．

Answer 1

分析：（1）通过组装器材、进行实验和数据处理的顺序对实验的步骤进行排序．
（2）根据下降的距离，结合△E_P=mg△h，求出重力势能的减小量，通过某段时间内的平均速度表示瞬时速度，求出“3”点的速度，从而求出动能．

解答：解：（1）进行实验时先组装器材，即：B．将铁架台放在实验桌上，用附夹把打点计时器固定在铁架台上；
然后进行实验，即：F．在重锤上夹持一纸带，并将它从打点计时器的复写纸下面穿过限位孔，手持纸带保持竖直方向，接通电源后，松手让重锤牵引纸带下落，得到打点的纸带；
然后重复实验，即：C．换新纸带重复实验；
进行数据处理：先挑选纸带，即：A．选取第1、2点的距离接近2mm的一条纸带，在这条纸带上选定计数点；然后进行计算，即：D．量出从首点到各计数点间的距离，并算出各计数点的即时速度，G．计算各计数点的动能增加量△E_K和势能减小量△E_P；
最后根据数据处理得出结论：E．比较△E_K和△E_P在误差允许范围内是否近似相等．
故顺续为：BFCADGE．
（2）根据匀变速直线运动特点可知：
v3=

(s4-s2)

2T

因此其动能的增加量为：
△Ek=

1

2

m

v

2 3

=

m(s4-s2)2

8T2

重力势能的减小量：△E_P=mg△h=mgs₃．
故答案为：（1）BFCADGE；（2）

m(s4-s2)2

8T2

，mgs₃．

点评：正确解答实验问题的前提是明确实验原理，从实验原理出发进行分析所需实验器材、所测数据等，会起到事半功倍的效果．
解决本题的关键知道实验的原理，验证重力势能的减小量与动能的增加量是否相等．以及知道通过求某段时间内的平均速度表示瞬时速度．