Question

某學生利用“驗證機械能守恒定律”的實驗裝置來測量一個質量 m=50g的鉤碼下落時的加速度值，該學生將鉤碼固定在紙帶下端，讓紙帶穿過打點計時器，實驗裝置如圖 a 所示．①以下是該同學正確的實驗操作和計算過程，請完成下面部分實驗步驟的有關內容
A、按實驗裝置圖安裝器件
B、將打點計時器接到______（填直流或交流）電源上
C、先______，再______，然后______．
D、取下紙帶，取其中的一段標出計數點如圖 b 所示，測出相鄰計數點間的距離分別為 S₁=2.60cm，S₂=4.14cm，S₃=5.69cm，S₄=7.22cm，S₅=8.75cm，S₆=10.29cm
已知打點計時器的打點頻率是f=50Hz，則計算鉤碼下落加速度的表達式為a=______，代入數值，可得加速度a=______ m/s ² （計算結果保留三位有效數字）．
②該同學從實驗結果發現，鉤碼下落時的加速度比實際的重力加速度小．為了有效地縮小這個實驗測得的加速度與實際的重力加速度之差，請你提出一個有效的改進方法：______．

Answer 1

【答案】分析：實驗中安裝、調整好器材，穿好紙帶，在打點之前，應先接通電源，后松開紙帶；
根據逐差法可以求出物體運動的加速度大小；
根據實驗原理可知，造成該實驗誤差的主要原因是物體下落過程中存在摩擦阻力，因此從減小摩擦阻力的角度進行實驗的改正．
解答：解：①實驗中安裝、調整好器材，穿好紙帶，在打點之前，應先接通電源，后松開紙帶，實驗結束關閉電源整理器材．
根據勻變速直線運動的推論△x=aT²，有：
s₆-s₃=3a₁T²     ①
s₅-s₂=3a₂T²     ②
s₄-s₁=3a₃T²      ③
a=    
解得：a==．
帶入數據解得a=9.60m/s²．
②根據實驗原理可知，造成該實驗誤差的主要原因是物體下落過程中存在摩擦阻力，一是小球下落的空氣阻力，二是紙帶和限位孔之間的摩擦，故具體采取的具體措施為：將鉤碼換成較大質量的重錘．
故答案為：①交流，接通打點計時器電源，釋放紙帶，關閉打點計時器電源；
a=
a=9.60m/s² 
②將鉤碼換成大質量的重錘．
點評：明確實驗原理，對于基礎實驗要親自動手進行實際操作，同時加強利用基本物理規律解決實驗問題的能力．