Question

【題目】為驗證機械能守恒，某同學完成實驗如下：該同學用如圖1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，輸出電壓為6V的頻率為50Hz的交流電．重錘從高處由靜止開始下落，重錘上拖著的紙帶打出一系列的點，對紙帶上的點跡進行測量，即可驗證機械能守恒定律．

①他進行了下面幾個操作步驟：

A．按照圖1所示安裝器件；

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．先接通電源，后釋放紙帶，打出一條紙帶；

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．

其中沒有必要進行的步驟是________。

②設重錘質量為m、打點計時器的打點周期為T、重力加速度為g．圖2是實驗得到的一條紙帶，0、1、2、3、4為相鄰的連續點．根據測得的s1、s2、s3、s4寫出重物由1點到3點勢能減少量的表達式_______，動能增量的表達式________．由于重錘下落時要克服阻力做功，所以該實驗的動能增量總是______ （填“大于”、“等于”或“小于”）重力勢能的減小量．

Answer 1

【答案】 C mg(s3﹣s1) 小于

【解析】【試題分析】根據實驗的原理以及操作中的注意事項確定沒有必要的步驟以及操作不當的步驟．根據下降的高度求出重力勢能的減小量，根據某段時間內的平均速度等于中間時刻的瞬時速度求出B、D的速度，從而得出動能的增加量．結合能量守恒分析動能增量與重力勢能減小量的關系．

(1)該實驗中驗證動能的增加量和重力勢能的減小量是否相等，兩端都有質量，可以約去，所以不必要測量重錘的質量，故C不必要．

(2)重物由B點到D點重力勢能減少量△Ep=mg(s3-s1).

(3)B點的瞬時速度，D點的瞬時速度，則動能的增加量 .

(4)由于重錘下落時要克服阻力做功，可知實驗中動能的增加量小于重力勢能的減小量．