Question

（1）圖（a）為“驗證機械能守恒定律”的實驗裝置示意圖，現有的器材為：鐵架臺、電磁打點計時器、紙帶、復寫紙、帶鐵夾的重錘．為完成本實驗，除了所給的器材，還需要的器材有：

AC

（填入正確選項前的字母）

A．直尺    B．秒表    C.4～6V的交流電源    D.4～6V的直流電源
（2）在實驗中，已知電磁打點計時器工作周期T=0.02S，自由下落的重錘質量m=2kg，如圖（b）所示為某同學實驗后選出的一條理想的紙帶，O點是打出的第一個點，A、B、C是在紙帶上取出的三個計數點，AB、BC間各有一個點未畫出．經測得A、B、C三點到O點的距離分別為：S₁=12.9cm，S₂=20.6cm，S₃=28.9cm，g=10m/s²，完成以下問題：（★本題中涉及到數值計算的，結果均得保留兩位有效數字）
①紙帶的

左

端與重錘連接（填左或右）．
②打點計時器打下計數點B時，物體的速度v_B=

2.0

m/s．
③從起點O到打下計數點B的過程中，重力勢能的減少量△E_P=

4.1

J，此過程中物體動能的增量△E_K=

4.0

J．
④在此實驗中發現，重錘重力勢能的減少量總是大于動能的增量，其主要原因是因為在重錘下落過程存在阻力作用，可以通過該裝置測定該阻力的大�。�設重錘所受阻力大小F恒定，試用題目中所給物理量的符號表示出重錘所受阻力大小F=

mg-m

s3+s1-2s2

4T2

．（用m、T、g、S₁、S₂、S₃表示）

Answer 1

分析：1、驗證機械能守恒定律的原理，重錘下落損失的重力勢能等于其增加的動能（在實驗誤差允許范圍內）；計算動能時，需計算速度，要用到打點計時器，打點計時器用交流電源．
2、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）通過打點計時器計算時間，故不需要秒表．
打點計時器應該與交流電源連接．
需要刻度尺測量紙帶上兩點間的距離．
故選AC．
（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．
②AB、BC間各有一個點未畫出．所以相鄰的計數點的時間間隔是t=2T=0.04s
利用勻變速直線運動的推論
v_B=

XAC

tAC

=2.0m/s．
③重力勢能減小量△E_p=mgh=2×9.8×0.206 J=4.1 J．
E_kB=

1

2

mv_B²=4.0  J．
④利用勻變速直線運動的推論△x=at²
a=

xBC-xAB

t2

=

s3+s1-2s2

4T2

對重物運用牛頓第二定律得：
mg-f=ma
f=mg-ma=mg-m

s3+s1-2s2

4T2

故答案為：（1）AC     （2）①左，②2.0，③4.1，4.0    ④mg-m

s3+s1-2s2

4T2

點評：考查了驗證機械能守恒定律的原理及所需的儀器．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．