Question

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，有輸出電壓為6V、頻率為50Hz的交流電和輸出電壓為6V的直流電兩種。質量為0.300kg的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，對紙帶上的點跡進行測量，即可驗證機械能守恒定律。（g取9.8m/s²）

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．松開手釋放紙帶，然后接通電源開關，打出一條紙帶；

D．測量紙帶上某些點間的距離；

E．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。
（1）其中沒有必要進行的或者操作不當的步驟，請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）實驗中得到如圖所示的紙帶，根據紙帶可計算得知，重錘從B點到D點過程中重力勢能減少量等于           J，動能增加量等于         J。（結果保留三位有效數字）

（3）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量，其原因主要是                。

Answer 1

（1）   B：打點計時器應該使用交流電，C：應該先通電再釋放紙帶  
（2）  0.271J （ 0.269～0.275算正確 ）      0.264J  ( 0.261～0.267算正確 ) 
（3）  實驗過程中存在摩擦阻力 

試題分析：（1）步驟B是錯誤的:打點計時器使用的是交流電源，因此應該接到電源的交流輸出端；步驟C是錯誤的：本實驗要記錄重錘運動的全部信息，所以要先接通電源，待打點穩定后再釋放紙帶。
（2）重力勢能減小量為mgh帶入數值即可，求動能增大可先通過求CE間的平均速度求得D點速度，再由動能公式求動能增大的值
（3）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量，其原因主要是實驗過程中存在摩擦阻力
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．