Question

某同學安裝如圖甲的實驗裝置，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．先釋放懸掛紙帶的夾子，然后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是

BCD

．（將其選項對應的字母填在橫線處）
（2）打點計時器所用交流電的頻率為50Hz，該同學選取如圖乙所示的一段紙帶，對BD段進行研究．
求得B點對應的速度v_B=

0.19

m/s（保留兩位有效數字），若再求得D點對應的速度為V_D，測出重物下落的高度為h_BD，則還應計算

1

2

（v_D²-v_B²）

與

gh_BD

大小是否相等（填字母表達式）；
（3）在上述驗證機械能守恒定律的實驗中發(fā)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

存在摩擦阻力做功

．

Answer 1

分析：（1）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，只有理解了這些才能真正了解具體實驗操作的含義．
（2）讓重物做自由落體運動，探究重力勢能的減小量與動能增加量的關系，實驗時需要驗證

1

2

mv²-

1

2

mv′²=mgh，則

1

2

v²-

1

2

v′²=gh，因此實驗過程中，由勻變速運動特點可以求出物體的瞬時速度；為減小實驗誤差，應讓物體運動的時間長，位移大一些．
（3）由于重錘下落的過程中不可避免的克服阻力做功，因此重力勢能的減小量大于動能的增加量．

解答：解：（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、

1

2

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）B點速度等于AC段的平均速度，故：V_B=

XAC

0.04s

=0.19m/s；
根據原理知，還用計算

1

2

（v_D²-v_B²）與gh_BD，看兩者大小是否相等；
（3）由于存在摩擦阻力因此重力勢能的減小量略大于動能增加量．
故答案為：（1）BCD；（2）0.19，

1

2

（v_D²-v_B²）與gh_BD，（3）大于，存在摩擦阻力做功．

點評：只有明確了實驗原理以及實驗的數據測量，才能明確各項實驗操作的具體含義，這點要在平時訓練中加強練習．
本題關鍵是明確實驗原理，知道誤差來源和減小誤差的方法，該實驗為驗證性實驗，在所測數據是明確的，比較簡單，做題過程中體會實驗誤差的產生，提高解答實驗問題的能力．