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,輸出電壓有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。

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材;

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.釋放懸掛重錘的紙帶,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到起始點間的距離;

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。

(1)其中沒有必要進行的步驟是____,操作不當的步驟是____。

(2)利用這個裝置也可以測量重錘下落的加速度a的數值。根據打出的紙帶,選取紙帶上的連續的五個點A、B、C、D、E,測出各點之間的距離如圖所示。使用交流電的頻率為f,則計算重錘下落的加速度的表達式a=________。(用x1、x2、x3、x4及f表示)

(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增加的動能,其主要原因是重錘和紙帶下落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符號表示重錘和紙帶在下落的過程中受到的平均阻力大小f′=________。

Answer 1

【答案】C B D 重錘質量m　m

【解析】

（1）C、因為我們是比較、的大小關系，故m可約去比較，不需要用天平，故C沒有必要；
B、應將打點計時器接到電源的交流輸出端上，故選項B操作不當；
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，否則會對實驗產生較大的誤差，故選項D操作不當。

（2）打點計時器的打點時間間隔：，
由勻變速運動的推論可知，，

則加速度為：；

（3）根據牛頓第二定律得，，則，
知還需要測量的物理量是重錘的質量m。