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生電源，輸出電壓為6 V的交流電和直流電兩種．重錘從高處由靜止開始落下，重錘上拖著的紙帶通過打點計時器打出一系列的點，對紙帶上的點跡進行測量，即可驗證機械能守恒定律，已知重力加速度為g.

（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．測量打出的紙帶上某些點之間的距離；

F．根據測量的結果計算重錘下落過程中減少的重力勢能在誤差范圍內是否等于增加的動能．

其中沒有必要或操作不恰當的步驟是________(填寫選項對應的字母)．

（2）如圖所示是實驗中得到一條紙帶，將起始點記為O，并在離O點較遠的任意點依次選取6個連續的點，分別記為A、B、C、D、E、F，量出各點與O點的距離分別為h1、h2、h3、h4、h5、h6，使用交流電的周期為T，設重錘質量為m，則在打E點時重錘的動能為________，在打O點和E點這段時間內的重力勢能的減少量為________．

（3）在本實驗中發現，重錘減少的重力勢能總是______（填“大于”或“小于”）重錘增加的動能，主要是因為在重錘下落過程中存在著阻力的作用，為了測定阻力大小，可算出（2）問中紙帶各點對應的速度，分別記為v1至v6, 并作vn2—hn圖象，如圖所示，直線斜率為k，則可測出阻力大小為________．

Answer 1

【答案】BCD mgh5 大于 m(g－)

【解析】

（１）A．打點計時器利用的是交流電的周期性變化來改變電路的工作狀態，從而實現打點計時。因此，打點計時器要接到電源的交流輸出端上；故Ａ正確。

B．本實驗只需要驗證即，并不需要測量質量，故Ｂ不需要；

C．試驗中需要先接通電源，后釋放懸掛紙帶的夾子，故Ｃ錯誤；

D．本實驗根據的是機械能守恒的變化式，即來驗證機械能守恒，故Ｄ正確；

故選ＢＣ。

（２）根據勻變速直線運動時間中點的瞬時速度等于這段時間內的平均速度。ｖＥ＝＝。則在Ｅ點的動能為；

在打Ｏ點到Ｅ點的過程中，物體下落的高度為ｈ＝ｈ５，這段時間內重力勢能的減少量為：＝ｍｇｈ＝ｍｇｈ５

（３）根據動能定理可知，物體動能的變化量等于物體所受各外力所做功的代數和。本實驗中，物體下落過程中，除了重力外，還有摩擦力做功。動能增量等于重力的功和摩擦力的功的代數和。由于摩擦力做負功，故而重力勢能的減少量大于動作能增加量；

，則，解得：。