Question

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＝___________________。

 

Answer 1

【答案】

（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）

【解析】

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，

考点：验证机械能守恒定律

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．