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下落，重錘上拖著的紙帶打出一系列的點，對紙帶上的點痕進行測量，即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．釋放懸掛紙帶的夾子，立即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）在一次實驗中，質量m的重物自由下落，在紙帶上打出一系列的點，如圖8所示（相鄰計數點時間間隔為0.02s），單位cm．那么
?①紙帶的

左

（選填“左”或“右”）端與重物相連；
②從起點O到打下計數點B的過程中重力勢能減少量是△E_p=

0.49m

J，此過程中物體動能的增加量△E_k=

0.48 m?

J（g取9.8m/s²）．

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）B：將打點計時器接到電源的“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沒有必要
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）①從紙帶上可以看出0點為打出來的第一個點，速度為0，重物自由下落，初速度為0，所以應該先打出0點，而與重物相連的紙帶在下端，應該先打點．所以紙帶的左端應與重物相連．
②重力勢能減小量△E_p=mgh=9.8×0.0501m J=0.49m J．
利用勻變速直線運動的推論
v_B=

xAC

tAC

=

(0.0706-0.0314)m

2×0.02s

=0.98m/s
E_kB=

1

2

mv_B²=0.48m  J．
故答案為：（1）BCD
（2）①左
②0.49m，0.48m

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