Question

（1）在驗證機械能守恒定律的實驗中，有位同學按以下步驟進行實驗操作：
A．用天平稱出重錘和夾子的質量
B．固定好打點計時器，將連著重錘的紙帶穿過限位孔，用手提住，且讓手盡量靠近打點計時器
C．接通電源，松開紙帶，開始打點．并如此重復多次，以得到幾條打點紙帶
D．取下紙帶，挑選點跡清晰的紙帶，記下第一個打下的點O，在距離O點較近處選擇幾個連續計數點
E．測出紙帶上各個計數點到O點的距離，得到這些點對應時刻重錘下落高度
F．利用測量數據，計算出這些點對應時刻的物體速度
G．利用上述數據，計算各點對應的重力勢能減少量和動能增量，并進行比較
以上步驟中，不必要的步驟是

A

（填寫代表字母）；
有錯誤或不妥的步驟是

BD

 （填寫代表字母）．
（2）某同學用正確的步驟和操作進行試驗，得到一條清晰的紙帶，電源頻率為50赫茲，O為打下的第一個點（初速度為零），各相鄰的點間距如圖所示，已知當地的重力加速度為9.8m/s²，重錘質量為1.0kg，則從O到C這段時間內，重錘重力勢能的減少量為

8.25

J，重錘動能的增加量為

8.00

J．（結果保留三位有效數字）

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，從而求出動能．根據功能關系得重力勢能減小量等于重力做功的數值．

解答：解：（1）不必要的步驟是：A、因為我們是比較mgh、

1

2

mv²的大小關系，故m可約去比較，不需要用天平．故A錯誤．
故選A．
有錯誤或不妥的步驟是：B、固定好打點計時器，將連著重錘的紙帶穿過限位孔，用手提住，讓紙帶下端盡量靠近打點計時器，以便測出更多的數據，以減小誤差．故B錯誤．D、取下紙帶，挑選點跡清晰的紙帶，記下第一個打下的點O，在紙帶中間處選擇幾個連續計數點，不要離計數點較近，以便減小測量誤差．故D錯誤．
故選BD．
（2）從O到C這段時間內，重錘重力勢能的減少量為△E_p=mgh=1×9.8×0.8421m J=8.25J．
利用勻變速直線運動的推論
v_C=

xAE

tAE

=

(15.24+16.76)cm

4×0.02s

=4.00m/s
E_kC=

1

2

mv_C²=8.00  J．
故答案為：（1）A；BD（2）8.25　　8.00

點評：運用運動學公式和動能、重力勢能的定義式解決問題是該實驗的常規問題．
要注意單位的換算和有效數字的保留