Question

（2012?莆田模擬）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，輸出電壓有交流電和直流電兩種．重錘從高處由靜止開始下落，打點計時器在重錘拖著的紙帶上打出一系列的點，對圖中紙帶上的點跡進行測量，即可驗證機械能守恒定律．
（1）下列幾個操作步驟中：
A．按照圖示，安裝好實驗裝置；
B．將打點計時器接到電源的“交流輸出”上；
C．用天平測出重錘的質量；
D．先釋放重錘，后接通電源，紙帶隨著重錘運動，打點計時器在紙帶上
打下一系列的點；
E．測量紙帶上某些點間的距離；
F．根據測量的結果計算重錘下落過程中減少的重力勢能是否等于增加的動能．
沒有必要的是

C

，操作錯誤的是

D

．（填步驟前相應的字母）
（2）利用這個裝置也可以測量重錘下落過程加速度a的大�。�根據打出的紙帶，選取紙帶上連續的五個點A、B、C、D、E，測出各點之間的距離如圖所示，電源頻率為f，則a的表達式為：a=

(s4+s3-s2-s1)f2

4

．（用s₁、s₂、s₃、s₄及f表示）

Answer 1

分析：解決實驗問題首先要掌握該實驗原理，了解實驗的儀器、操作步驟和數據處理以及注意事項．
紙帶實驗中，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加速度．

解答：解：（1）沒有必要進行的步驟是：
因為我們是比較mgh、

1

2

mv²的大小關系，故m可約去比較，不需要用天平．故C沒有必要．故選C．
操作不恰當的步驟是：
開始記錄時，應先給打點計時器通電打點，然后再釋放重錘，讓它帶著紙帶一同落下，如果先放開紙帶讓重物下落，再接通打點計時時器的電源，由于重物運動較快，不利于數據的采集和處理，會對實驗產生較大的誤差，故D錯誤．
故選D．
（2）利用作差法得：a=

s4+s3-s2-s1

4T2

=

(s4+s3-s2-s1)f2

4

故答案為：（1）C；D；（2）

(s4+s3-s2-s1)f2

4

點評：紙帶問題的處理是力學實驗中常見的問題．我們可以紙帶法實驗中，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．