Question

驗證機械能守恒定律的實驗中，有下述A至F六個步驟：
A．將打點計時器豎直固定在鐵架臺上
B．接通電源，再松開紙帶，讓重物自由落下
C．取下紙帶，更換新紙帶（或?qū)⒓垘Х瓊�面），重新做實驗
D．將重物固定在紙帶的一端，讓紙帶穿過打點計時器，用手提紙帶
E．選擇一條紙帶，用刻度尺測出物體下落的高度h₁、h₂、h₃…h(huán)_n，計算出對應(yīng)的瞬時速度
F．分別計算出

1

2

m

v

2 n

和mgh_n，在誤差范圍內(nèi)看是否相等
（1）以上實驗步驟按合理的操作步驟排列應(yīng)是

A、D、B、C、E、F

（2）

1

2

m

v

2 n

總是

小于

mgh_n （填大于、小于或等于），原因是

有摩擦力和空氣阻力做負功

．
（3）某同學(xué)用圖中所示裝置進行實驗，得到的紙帶，A、B、C、D、E為連續(xù)的五個點，交流電的頻率為50Hz，測出點A，C間的距離為14.77cm，點C，E間的距離為16.33cm，已知當?shù)刂亓�加速度�?.8m/s²，重錘的質(zhì)量為m=1.0kg，則重錘在下落過程中受到的平均阻力大小F₁=

0.05

N．

Answer 1

分析：（1）實驗步驟中要先安裝實驗裝置，再進行操作，采集數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)處理，得到結(jié)論幾個重要步驟．
（2）實驗中由于存在摩擦力和空氣阻力，機械能會減小．
（3）對于勻加速直線運動，在任意連續(xù)相等的時間間隔內(nèi)通過的位移之差為一個恒量，即△x=aT²，運用這個推論得到加速度，然后再根據(jù)牛頓第二定律求解平均阻力．

解答：解：（1）以上實驗步驟按合理的操作步驟排列應(yīng)是A、D、B、C、E、F．
（2）

1

2

m

v

2 n

總是小于mgh_n，原因是紙帶與打點計時器之間的摩擦力和空氣阻力做負功，重物的機械能減小，故重物動能的增加量小于重力勢能的減小量．
（3）根據(jù)推論式△x=aT²得：重物加速度為：a=

CE-AC

T2

=

(16.33-14.77)×10-2

0．12

m/s²=9.75m/s²
根據(jù)牛頓第二定律，有：mg-F₁=ma
解得：F₁=m（g-a）=1.0×（9.80-9.75）N=0.05N
故答案為：
（1）A、D、B、C、E、F
（2）小于，有摩擦力和空氣阻力做負功．
（3）0.05．

點評：本題涉及驗證機械能守恒定律實驗的誤差分析問題，要明確誤差來源，同時要會判斷誤差的大小，屬于較高的要求．