Question

如圖所示，將打點計時器固定在鐵架臺上，使重物帶動紙帶從靜止開始自由下落，利用此裝置可以驗證機械能守恒定律．
（1）所需器材有打點計時器（帶導線）、紙帶、復寫紙、帶鐵夾的鐵架臺和帶夾子的重物，此外還需

D

（填字母代號）中的器材
A．直流電源、天平及砝碼    B．直流電源、毫米刻度尺
C．交流電源、天平及砝碼    D．交流電源、毫米刻度尺
（2）已知實驗所用重物的質量為m，打點計時器打點周期為T，當地重力加速度為g．如圖所示為實驗得到的一條點跡清晰的紙帶，把第一個點記做O，另選連續的3個點A、B、C作為測量點．經測量A、B、C各點到O點的距離分別為S₁、S₂、S₃．根據以上測量結果可知當打點計時器打下B點時重物的速度v=

S3-S1

2T

，重物重力勢能減少量△Ep=

mgS₂

，動能增加量等于△Ek=

1

2

m(

S3-S1

2T

)2

．（用m、T、g、S₁、S₂、S₃表示）

（3）這樣驗證的系統誤差總是使重力勢能的減少量

大于

動能的增加量（填“大于”、“小于”或“等于”）．

Answer 1

分析：根據用打點計時器驗證機械能守恒定律的原理，和實驗的步驟可以判斷遺漏的器材．
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，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）打點計時器需接交流電源，驗證：mgh與

1

2

mv²關系，m約掉了，所以不要天平和砝碼．
計算速度需要測相鄰計數點的距離，需要刻度尺，
故選：D．
（2）利用勻變速直線運動的推論得：
v_B=

XAC

tAC

=

S3-S1

2T

重物重力勢能減少量△E_p=mgh=mgS₂
動能增加量等于△E_k=

1

2

m

v

2 B

-0=

1

2

m(

S3-S1

2T

)2
（3）由于紙帶與打點計時器間有摩擦阻力和空氣阻力，所以重力勢能的減少量大于動能的增加量．
故答案為：（1）D
（2）

S3-S1

2T

，mgS₂，

1

2

m(

S3-S1

2T

)2
（3）大于

點評：根據用打點計時器測重力加速度的實驗原理，可以判斷實驗需要的器材．
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，同時要熟練應用基本物理規律解決實驗問題．