Question

9．在用如图1所示的装置做“验证机械能守恒定律”的实验中：
（1）下列操作步骤中错误的是D
A．把电火花计时器固定在铁架台上，用导线连接到220伏交流电源上
B．将连有重锤的纸带穿过限位孔，把重锤提升到靠近打点计时器并静止
C．先接通电源，再释放纸带
D．选用重锤后要先用天平称质量
（2）在“验证机械能守恒定律”实验中，打出的纸带如图2所示，其中1、2、3、4、5为相邻点．设重锤质量为m，交变电源周期为T，则打第4点时重锤的动能可以表示为$\frac{1}{8}$m（$\frac{{h}_{5}-{h}_{3}}{2T}$）²．

（3）为了求起点0到第4点重锤的重力势能变化，需要知道重力加速度g的值，这个g值应该是A（填选项的序号即可）
A．取当地的实际g值                B．根据打出的纸带，用△S=gT²求出
C．近似取10m/s²即可               D．以上说法均不对．

Answer 1

分析 （1）解决实验问题首先要掌握该实验原理，了解实验的仪器、操作步骤和数据处理以及注意事项，熟练掌握打点计时器的应用．
（2）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，从而求出动能．
（3）实验的目的是验证机械能守恒，所以求解重力势能变化需要的g应取当地的实际g值．

解答 解：（1）A、打点计时器使用低压交流电源，所以实验时把打点计时器固定在铁架台上，用导线连接低压交流电源，故A正确；
B、固定好打点计时器，将连有重物的纸带穿过限位孔，用手提住，将纸带和重锤提升到一定高度，尽量靠近打点计时器，故B正确；
C、应先接通电源，然后释放重物，否则纸带开始阶段是空白，可能所采集的数据不够，而且浪费纸带，故C正确；
D、不需要测量重锤的质量，故D错误；
本题选错误的，故选：D；
（2）利用匀变速直线运动的推论
v₄=$\frac{{x}_{35}}{{t}_{35}}$=$\frac{{h}_{5}-{h}_{3}}{2T}$
E_k4=$\frac{1}{2}$mv₄²=$\frac{1}{8}$m（$\frac{{h}_{5}-{h}_{3}}{2T}$）²；
（3）实验的目的是验证机械能守恒，所以求解重力势能变化需要的g应取当地的实际g值．如果采用△S=gT²求解，那么求出来的只是运动的加速度．
故选A．
故答案为：（1）D；（2）$\frac{1}{8}$m（$\frac{{h}_{5}-{h}_{3}}{2T}$）²； （3）A．

点评 对于实验的具体操作，不光要靠记忆理解，要亲自动手实验，切实去体会．
纸带问题的处理时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．