Question

如圖為驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖．現(xiàn)有的器材為：帶鐵夾的鐵架臺、電火花打點(diǎn)計時器、紙帶、帶夾子的重錘、天平．回答下列問題：
（1）為完成此實(shí)驗(yàn)，除了所給的器材，還需要的器材有

 

．（填入正確選項(xiàng)前的字母）．
A．毫米刻度尺
B．秒表
C．0～12V的可調(diào)節(jié)直流電源
D．0～220V的可調(diào)節(jié)交流電源
（2）用打點(diǎn)計時器打出一條紙帶，前后要連續(xù)進(jìn)行一
系列的操作，你認(rèn)為需要并合理的步驟是

 

．（選出下列幾點(diǎn)中需要的字母后按合理順序排列）
A．釋放紙帶B．接通電源C．取下紙帶D．切斷電源
（3）釋放紙帶前的瞬間，重錘和手的位置合理的是

 

（填“甲”、“乙”或“丙”）
（4）下列所說的實(shí)驗(yàn)中涉及到的處理方法或?qū)嶒?yàn)結(jié)果，其中正確的是

 

A．該實(shí)驗(yàn)中即使不用天平測重錘的質(zhì)量，同樣也可以驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律
B．該實(shí)驗(yàn)選取的紙帶，測量發(fā)現(xiàn)所打的第一和第二點(diǎn)間的距離為1.7mm，表明打點(diǎn)計時器打第一點(diǎn)時重錘的速度不為零
C．本實(shí)驗(yàn)中需要直接測量得到的物理量是重錘下落的高度，通過計算得到的是當(dāng)?shù)氐闹亓�加速度值和速度�?br />D．為了計算方便，本實(shí)驗(yàn)中先選一條打點(diǎn)計時器打第一點(diǎn)時重錘的速度為零的清晰紙帶，然后通過對紙帶的測 量、分析，求出當(dāng)?shù)氐闹亓�加速度的值，再代入表達(dá)式：mgh=

1

2

mv2進(jìn)行驗(yàn)證
E．本實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)操作非常規(guī)范，數(shù)據(jù)處理足夠精確，實(shí)驗(yàn)結(jié)果一定是mgh略大于

1

2

mv2，不可能出現(xiàn)

1

2

mv2略大于mgh．

Answer 1

分析：1、解決實(shí)驗(yàn)問題首先要掌握該實(shí)驗(yàn)原理，了解實(shí)驗(yàn)的儀器、操作步驟和數(shù)據(jù)處理以及注意事項(xiàng)．
2、根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理和要求：實(shí)驗(yàn)中先接通電源，再釋放紙帶，然后切斷電源，最后取下紙帶．
3、該實(shí)驗(yàn)中為了減小實(shí)驗(yàn)誤差，釋放前必須保持提起的紙帶處于豎直位置，并且使重物靠近打點(diǎn)計時器．
4、本實(shí)驗(yàn)是以自由落體運(yùn)動為例來驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，需要驗(yàn)證的方程：mgh=

1

2

mv²，應(yīng)選用選用點(diǎn)跡清晰，第一、二兩點(diǎn)間的距離接近2mm的紙帶，這種情況下重物所受的阻力較小．重力加速度與本實(shí)驗(yàn)無關(guān)，是預(yù)知的物理量．由于本實(shí)驗(yàn)存在阻力，重物下落過程中要克服阻力作用，所以減小的重力勢能沒有完全轉(zhuǎn)化為動能．

解答：解：（1）通過打點(diǎn)計時器計算時間，故不需要秒表．
打點(diǎn)計時器應(yīng)該與交流電源連接．
需要刻度尺測量紙帶上兩點(diǎn)間的距離．
故選：AD．
（2）根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理和要求：實(shí)驗(yàn)中先接通電源，再釋放紙帶，然后切斷電源，最后取下紙帶，所以實(shí)驗(yàn)的步驟順序?yàn)锽ADC．
（3）為了減小實(shí)驗(yàn)誤差，釋放前必須保持提起的紙帶處于豎直位置，并且使重物靠近打點(diǎn)計時器．故合力的位置因?yàn)楸麍D．
（4）
A、因?yàn)槲覀兪潜容^mgh、

1

2

mv²的大小關(guān)系，故m可約去比較，不需要用天平，故A錯誤．
B、由h=

1

2

gt²求出第一個打點(diǎn)周期時間 t=0.02s內(nèi)，重錘自由下落距離為h=

1

2

gt²=

1

2

×9.8×0.022≈2mm，說明這種情況下重物所受的阻力很小，實(shí)驗(yàn)誤差較小，故B錯誤．
C、D、在本實(shí)驗(yàn)中，直接測量的有：用刻度尺測量重錘下落的高度．重力加速度與本實(shí)驗(yàn)無關(guān)，是預(yù)知的物理量．通過計算得到的有與重錘下落高度對應(yīng)的重錘瞬時速度．故C、D錯誤．
E、由于本實(shí)驗(yàn)存在阻力，重物下落過程中要克服阻力作用，所以減小的重力勢能沒有完全轉(zhuǎn)化為動能，故實(shí)驗(yàn)結(jié)果一定是mgh略大于

1

2

mv2，不可能出現(xiàn)

1

2

mv2略大于mgh．故E正確．
故選：AE．
故答案為：（1）AD；（2）BADC；（3）丙；（4）AE．

點(diǎn)評：對于實(shí)驗(yàn)的具體操作，不光要靠記憶理解，要親自動手實(shí)驗(yàn)，切實(shí)去體會．正確解答實(shí)驗(yàn)問題的前提是明確實(shí)驗(yàn)原理，從實(shí)驗(yàn)原理出發(fā)進(jìn)行分析所需實(shí)驗(yàn)器材、所測數(shù)據(jù)、誤差分析等，會起到事半功倍的效果．