Question

（1）將下列驗證機械能守恒定律的實驗步驟按正確順序排列起來

BFCADGE

A．選取第1、2點的距離接近2mm的一條紙帶，在這條紙帶上選定計數點．
B．將鐵架臺放在實驗桌上，用附夾把打點計時器固定在鐵架臺上．
C．換新紙帶重復實驗．
D．量出從首點到各計數點間的距離，并算出各計數點的即時速度．
E．比較△E_K和△E_P在誤差允許范圍內是否近似相等．
F．在重錘上夾持一紙帶，并將它從打點計時器的復寫紙下面穿過限位孔，手持紙帶保持豎直方向，接通電源后，松手讓重錘牽引紙帶下落，得到打點的紙帶．
G．計算各計數點的動能增加量△E_K和勢能減小量△E_P．
（2）使用質量為m的重錘和打點計時器驗證機械能守恒定律的實驗中，在選定的紙帶上依次取計數點如圖所示，紙帶上所打的點記錄了物體在不同時刻的位置．設打點計時器的打點周期為T，且O為打下的第一個點．當打點計時器打點“3”時，物體的動能表達式為

m(s4-s2)2

8T2

，若以重物的運動起點O為參考點，當打第點“3”時物體的重力勢能減少量表達式為

mgs₃

．

Answer 1

分析：（1）通過組裝器材、進行實驗和數據處理的順序對實驗的步驟進行排序．
（2）根據下降的距離，結合△E_P=mg△h，求出重力勢能的減小量，通過某段時間內的平均速度表示瞬時速度，求出“3”點的速度，從而求出動能．

解答：解：（1）進行實驗時先組裝器材，即：B．將鐵架臺放在實驗桌上，用附夾把打點計時器固定在鐵架臺上；
然后進行實驗，即：F．在重錘上夾持一紙帶，并將它從打點計時器的復寫紙下面穿過限位孔，手持紙帶保持豎直方向，接通電源后，松手讓重錘牽引紙帶下落，得到打點的紙帶；
然后重復實驗，即：C．換新紙帶重復實驗；
進行數據處理：先挑選紙帶，即：A．選取第1、2點的距離接近2mm的一條紙帶，在這條紙帶上選定計數點；然后進行計算，即：D．量出從首點到各計數點間的距離，并算出各計數點的即時速度，G．計算各計數點的動能增加量△E_K和勢能減小量△E_P；
最后根據數據處理得出結論：E．比較△E_K和△E_P在誤差允許范圍內是否近似相等．
故順續為：BFCADGE．
（2）根據勻變速直線運動特點可知：
v3=

(s4-s2)

2T

因此其動能的增加量為：
△Ek=

1

2

m

v

2 3

=

m(s4-s2)2

8T2

重力勢能的減小量：△E_P=mg△h=mgs₃．
故答案為：（1）BFCADGE；（2）

m(s4-s2)2

8T2

，mgs₃．

點評：正確解答實驗問題的前提是明確實驗原理，從實驗原理出發進行分析所需實驗器材、所測數據等，會起到事半功倍的效果．
解決本題的關鍵知道實驗的原理，驗證重力勢能的減小量與動能的增加量是否相等．以及知道通過求某段時間內的平均速度表示瞬時速度．