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(xué)生電源，輸出電壓為6V 的交流電和直流電兩種，重物從高處由靜止開始落下，重物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．用天平測量出重物的質(zhì)量；

D．釋放懸掛紙帶的夾子，接通電源開關(guān)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(jù)測量的結(jié)果計算重物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步驟是__________；操作不恰當(dāng)?shù)牟襟E是___________。

（2）某同學(xué)做“驗證機械能守恒定律”的實驗時，打下的一條紙帶如圖所示，0點為起始點，測得3 點、6 點、9 點與第一點0 間的距離分別為hA=1.75cm，hB=7.00cm，hC=15.70cm，交流電的周期是0.02s，當(dāng)?shù)氐闹亓�加速度g=9.8m/s2，設(shè)重物的質(zhì)量是m=1.00kg，則從0 點到6 點，重物的動能增量ΔEk=____J，重物重力勢能減少量ΔEp=____________J。（兩空有效數(shù)字均保留至小數(shù)點后第2位）

（3）在驗證機械能守恒定律的實驗中發(fā)現(xiàn)，重物減少的重力勢能總是大于重物動能的增加，其原因主要是在重物下落過程中存在著阻力的作用，可以通過該實驗裝置測定該阻力的大小。若已知當(dāng)?shù)刂亓�加速度為g，重物的質(zhì)量為m，打點計時器的打點頻率為f，AC 和CE 之間的距離分別為s1，s2，如圖所示。請用上述已知量表示出重物在下落過程中受到的平均阻力大小為F=__________。

Answer 1

【答案】 （1）C BD （2）0.67 0.69

【解析】（1）因為我們是比較mgh、mv2的大小關(guān)系，故m可約去比較，不需要用天平，故C沒必要．將打點計時器應(yīng)接到電源的“交流輸出”上，故B錯誤．步驟D應(yīng)先接通電源后放紙帶；故錯誤的步驟是BD.
（2）在勻變速直線運動中，時間中點瞬時速度等于該過程中的平均速度，由此可得打第6個點時的速度為：

則從0點到6點，重物的動能增量：△Ek=mv62＝×1.00×(1.1625)2J≈0.67J
從打下起始點O到打下C點的過程中，重錘重力勢能的減少量等于重力所做功，因此有：
△EP=mghB=0.69J

（3）由題意可知，s1、s2是相鄰的相等時間內(nèi)的位移，而計數(shù)點時間T′=2T．
由△x=aT′2可得： ；
設(shè)阻力大小為F，由牛頓第二定律可知，mg-F=ma，
得 F=m（g-a）=m（g-）．