Question

（2010?蘇州二模）某同學想利剛如圖（a）所示的裝置來驗證由小車A與重物B組成的系統機械能守恒．
（1）現提供如下器材：
A．小車                B．重物
C．一端帶滑輪的長木板    D．細繩
E．電火花計時器         F．紙帶
G．毫米刻度尺           H．低壓交流電源
I．220V交流電源         J．6V蓄電池
K．天平
實驗中不需要的器材是

HJ

（填寫選項前的字母）．
（2）對重物B質量的選擇要求是

A

（填寫選項前的字母）．
A．質量大一些
B．質量小一些
（3）主要實驗步驟
A．用天平分別測出小車及重物的質量為M、m
B．按圖安裝好裝置：將帶滑輪的平板水平放置，掛重物后，細繩須與木板平行
C．將小車拉至靠近打點計時器，接通電源，釋放小車
D．關閉電源、取下紙帶，并重復多次，得到兒條打點紙帶．選用點跡清晰的紙帶進行數據處理實驗中有一重大疏漏，請指出并改正

應平衡摩擦力

．
（4）數據處理
將改正實驗疏漏后得到的紙帶，去掉前面比較密集的點，選擇點跡清晰且便于測量的連續點0-6，測出各點間距離如圖（b）所示，已知電火花計時器的打點周期為T，要驗證在第l點與第5點時系統的機械能相等，則在誤差范圍內應滿足關系

mg(d5-d1)=

1

8T2

(M+m)[(d6-d4)2-d22]

Answer 1

分析：（1）根據實驗的原理確定需要的器材．
（2）對重物B質量的選擇要求是質量大一些、體積小一些．
（3）有摩擦力存在，影響驗證機械能守恒，在實驗前應先平衡摩擦力．
（4）根據某段時間內的平均速度等于中間時刻的瞬時速度求出瞬時速度的大小，結合下降的高度得出系統重力勢能的減小量，通過瞬時速度求出系統動能的增加量．

解答：解：（1）實驗使用的是電火花打點計時器，電火花打點計時器使用的是220V的交流電源，則不需要低壓交流電源以及6V的蓄電池．故選HJ．
（2）重物應選擇質量大一些，體積小一些的重錘，故選A．
（3）由于摩擦力影響驗證機械能守恒定律，所以實驗前應先平衡摩擦力．
（4）第l點與第5點內，系統重力勢能的減小量為mg（d₅-d₁），1點的瞬時速度v1=

d2

2T

，5點的瞬時速度v2=

d6-d4

2T

，則系統動能的增加量△Ek=

1

8T2

(M+m)[(d6-d4)2-d22]，在第l點與第5點時系統的機械能相等，則在誤差范圍內應滿足關系mg(d5-d1)=

1

8T2

(M+m)[(d6-d4)2-d22]．
故答案為：（1）HJ，（2）A，（3）應平衡摩擦力，（4）mg(d5-d1)=

1

8T2

(M+m)[(d6-d4)2-d22]．

點評：解決本題的關鍵知道實驗的原理，掌握紙帶的處理方法，會通過紙帶求解瞬時速度和加速度的大小．