Question

某同學(xué)用如圖甲所示的實驗裝置驗證機(jī)械能守恒定律．實驗所用的電源為學(xué)生電源，可以提供輸出電壓為6V的交流電和直流電，交流電的頻率為50Hz．重錘從高處由靜止開始下落，重錘拖著的紙帶上打出一系列的點，對紙帶上的點測量并分析，即可驗證機(jī)械能守恒定律．
（1）他進(jìn)行了下面幾個操作步驟：
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(zhì)量；
D．先接通電源，后釋放紙帶，打出一條紙帶；
E．測量紙帶上某些點間的距離；
F．根據(jù)測量的結(jié)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(jìn)行的步驟是

 

，操作不當(dāng)?shù)牟襟E是

 

．
（2）這位同學(xué)進(jìn)行正確測量后挑選出一條點跡清晰的紙帶進(jìn)行測量分析，如圖乙所示．其中0點為起始點，A、B、C、D、E、F為六個計數(shù)點．根據(jù)紙帶上的測量數(shù)據(jù)，當(dāng)打B點時重錘的速度為

 

m/s．（保留3位有效數(shù)字）
（3）他繼續(xù)根據(jù)紙帶算出各點的速度v，量出下落距離h，并以

v2

2

為縱軸、以h為橫軸畫出的圖象，應(yīng)是圖丙中的

 

．

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(shù)據(jù)處理以及注意事項，只有這樣才能明確每步操作的具體含義．根據(jù)重力做功和重力勢能的關(guān)系可以求出重力勢能的減小量；勻變速直線運動中中間時刻的瞬時速度等于該過程中的平均速度，由此求出B點的速度，進(jìn)一步可以求出重錘動能的增加量；
該實驗利用小球經(jīng)過光電門的平均速度來代替瞬時速度，根據(jù)功能關(guān)系可知該實驗需要驗證的關(guān)系式為：mgh=

1

2

mv²，由此可以求出該實驗中需要驗證的關(guān)系式．

解答：解：（1）①B：將打點計時器接到電源的“交流輸出”上，故B錯誤，操作不當(dāng)．
C：因為我們是比較mgh、

1

2

mv²的大小關(guān)系，故m可約去比較，不需要用天平，故C沒有必要．
故答案為：C，B．
（2）勻變速直線運動中中間時刻的瞬時速度等于該過程中的平均速度，由此可以求出B點的速度大小為：
v_B=

xAC

tAC

=

0.2168-0.1431

2×0.02

=1.84m/s
（3）他繼續(xù)根據(jù)紙帶算出各點的速度v，量出下落距離h，并以

v2

2

為縱軸、以h為橫軸畫出的圖象，
根據(jù)

1

2

v²=gh，所以應(yīng)是圖中的C．
故答案為（1）①C；B；
（2）1.84；
（3）C．

點評：解答實驗問題的關(guān)鍵是明確實驗原理、實驗?zāi)康�，了解具體操作，同時加強(qiáng)應(yīng)用物理規(guī)律處理實驗問題的能力，注意圖象斜率的含義，及有效數(shù)字的認(rèn)識．