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．測量紙帶上某些點間的距離；

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。其中沒有必要進行的或者操作不當的步驟，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）利用這個裝置也可以測量重錘下落的加速度a的數值。如圖所示，根據打出的紙帶，選取紙帶上的連續的五個點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。若已知當地重力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據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，不利于數據的采集和處理，會對實驗產生較大的誤差，故D錯誤．故選BCD;

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

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