Question

（1）如圖1所示，是多用電表示意圖．某同學想用此多用電表檢測一下家庭電路的電壓，他應該將多用電表的擋位選擇旋鈕放在

 

位置．圖1乙中示數即為他的測量值，則他所測家庭電路的電壓為

 

V．

（2）用如圖2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，能輸出電壓為6V的交流電和直流電．重錘從高處由靜止開始落下，重錘上拖著的紙帶通過打點計時器打出一系列的點，對紙帶上的點的痕跡進行測量，即可驗證機械能守恒定律．
①下列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6V直流輸出端上；
C．用天平測量出重錘的質量；
D．釋放懸掛紙帶的夾子，同時接通電源開關打出一條紙帶；
E．測量打出的紙帶上某些點之間的距離；
F．根據測量的結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．
指出其中沒有必要進行的或者操作不恰當的步驟，將其選項對應的字母填在下面的空行內，并說明其原因．
答：

 

．
②如圖3所示．根據打出的紙帶，選取紙帶上打出的連續五個點A、B、C、D、E，測出A點距起始點O的距離為s₀，點A、C間的距離為s₁，點C、E間的距離為s₂，使用交流電的頻率為f，則根據這些條件可以計算出打C點時重錘的速度v_c=

 

．還可以計算出重錘下落的加速度a=

 

．
③根據紙帶算出的相關各點的速度v，量出下落的距離h，則以

1

2

v²為縱軸，以h為橫軸，根據實驗數據繪出的

1

2

v²-h圖線應是圖4中的

 

．
④在驗證機械能守恒定律的實驗中發現，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過程存在著阻力的作用，可以通過該實驗裝置測定該阻力的大小．若已知當地重力加速度為g，還需要測量的物理量是

 

．則重錘在下落過程中受到的平均阻力大小F=

 

．

Answer 1

分析：解決實驗問題首先要掌握該實驗原理，了解實驗的儀器、操作步驟和數據處理以及注意事項．
紙帶實驗中，若紙帶勻變速直線運動，測得紙帶上的點間距，利用勻變速直線運動的推論，可計算出打出某點時紙帶運動的加速度．
重錘受到重力和摩擦阻力的作用，根據牛頓第二定律得可以計算出重錘在下落過程中受到的平均阻力大小．

解答：解：（1）電流表電壓表在測量時，要求指針的偏轉能夠在滿刻度的

1

3

～

2

3

之間，所以，要測量家庭用電的電壓（約220V），最適合的檔位是交流250V檔．
通過表頭的示數可以直接讀出，可以估讀，也可以不估讀．讀數為：215V．
（2）①在驗證機械能守恒定律的實驗中，有幾個注意事項，包括：使用交流電源，要先接通電源，后放開紙帶；要注意減小摩擦；等．所以在給出的幾個實驗步驟中，沒有必要進行的或者操作不恰當的步驟有：步驟B是錯誤的．應該接到電源的交流輸出端．步驟D是錯誤的，應該先接通電源，待打點穩定后再釋放紙帶．步驟C不必要，因為根據測量原理，重錘的動能和勢能中都包含了質量m，可以約去．
②在驗證機械能守恒定律的實驗中，計算某點的速度的方法是：某段時間內的平均速度等于該段時間的中點時刻的瞬時速度．所以：vC=

(s1+s2)

4t

=

(s1+s2)f

4

下降的過程是勻變速直線運動，所以滿足：aT²=△S
所以：a=

△s

T2

=

s2-s1

(2t)2

=

(s2-s1)f2

4

③根據紙帶算出的相關各點的速度v，量出下落的距離h，則應滿足：

1

2

v2∝h，所以以

1

2

v²為縱軸，以h為橫軸，根據實驗數據繪出的

1

2

v²-h圖線應是過坐標原點的一條直線．所以圖4中的C是正確的選項．故選：C
④重錘受到重力和摩擦阻力的作用，根據牛頓第二定律得：mg-f=ma
所以：f=mg-ma=m[g-

(s2-s1)f2

4

]
故答案為：（1）交流250V；  215；
（2）①步驟B是錯誤的．應該接到電源的交流輸出端．步驟D是錯誤的，應該先接通電源，待打點穩定后再釋放紙帶．步驟C不必要，因為根據測量原理，重錘的動能和勢能中都包含了質量m，可以約去．；②

(s1+s2)f

4

；

(s2-s1)f2

4

；③C
④重錘的質量m；  m[g-

(s2-s1)f2

4

]；

點評：紙帶問題的處理是力學實驗中常見的問題．我們可以紙帶法實驗中，若紙帶勻變速直線運動，測得紙帶上的點間距，利用勻變速直線運動的推論，可計算出打出某點時紙帶運動的瞬時速度和加速度．