Question

【題目】用如圖所示的實驗裝置驗證機械能守恒定律。實驗所用的電源為學生電源，輸出電壓為6V的交流電和直流電兩種。重錘從高處由靜止開始下落，重錘上拖著的紙帶打出一系列的點，對紙帶的點痕進行測量，即可驗證機械能守恒定律。

（1）下面列舉了該實驗的幾個操作步驟：

A．按照圖示的裝置安裝器件；

B．將打點計時器接到電源的“直流輸出”上；

C．用天平測出重錘的質(zhì)量；

D．釋放懸掛紙帶的夾子，同時接通電源開關(guān)打出一條紙帶；

E．測量紙帶上某些點間的距離；

F．根據(jù)測量的結(jié)果計算重錘下落過程中減少的重力勢能是否等于增加的動能。其中沒有必要進行的或者操作不當?shù)牟襟E，將其選項對應(yīng)的 字母填在下面的空行內(nèi)，并說明其原因。

答：

（2）利用這個裝置也可以測量重錘下落的加速度a的數(shù)值。如圖所示，根據(jù)打出的紙帶，選取紙帶上的連續(xù)的五個點A、B、C、D、E，測出A距起始點O的距離為s0，點AC間的距離為s1，點CE間的距離為s2，使用交流電的頻率為f，根據(jù)這些條件計算重錘下落的加速度 __ __。

（3）在驗證機械能守恒定律的實驗中發(fā)現(xiàn)，重錘減小的重力勢能總是大于重錘動能的增加，其原因主要是因為在重錘下落的過程中存在阻力作用，可以通過該實驗裝置測阻力的大小。若已知當?shù)刂亓�加速度公認的較準確的值為g，還需要測量的物理量是________。試用這些物理量和紙帶上的數(shù)據(jù)表示出重錘在下落的過程中受到的平均阻力大小F＝_ ．

Answer 1

【答案】（1）B．應(yīng)將打點計時器接到電源的交流輸出上；C．不需測出重錘的質(zhì)量； D．先接通電源后釋放懸掛紙帶的夾子；（2）a＝（3）m; m（g－）

【解析】試題分析：（1）B：將打點計時器應(yīng)接到電源的“交流輸出”上，故B錯誤．C：因為我們是比較mgh、mv2的大小關(guān)系，故m可約去比較，不需要用天平，故C錯誤．D：開始記錄時，應(yīng)先給打點計時器通電打點，然后再釋放重錘，讓它帶著紙帶一同落下，如果先放開紙帶讓重物下落，再接通打點計時時器的電源，由于重物運動較快，不利于數(shù)據(jù)的采集和處理，會對實驗產(chǎn)生較大的誤差，故D錯誤．故選BCD;

（2）根據(jù)周期和頻率之間的關(guān)系可知，AC和CE之間的時間相等，均為：；根據(jù)勻變速直線運動的推論△x=aT2可得：

（3）根據(jù)牛頓第二定律有：mg-f=ma，因此只有知道重錘的質(zhì)量m，即可求出阻力大小．