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，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）下面列舉出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,并簡述理由。
____________________________________________________。
（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，選取紙帶上打出的連續五個點A、B、C、D、E，測出A點距離起始點O的距離為s₀，A、C兩點間的距離為s₁，C、E兩點間的距離為s₂，使用交流電的頻率為f，則根據這些條件計算重錘下落的加速度a的表達式為：a＝___________________。

Answer 1

（1）步驟B是錯誤的，應該接到電源的交流輸出端；
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；
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。
（2）

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不必要：本實驗中由于，其中m可以消去，只需驗證即可，故不需要用天平測量出重錘的質量；
步驟D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）設打點周期為T,，根據逐差法可得，
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．