Question

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，輸出電壓為6V的交流電和直流電兩種.重錘從高處由靜止開始落下，重錘上拖著的紙帶通過打點計時器打出一系列的點，對紙帶上的點的痕跡進行測量，即可驗證機械能守恒定律.

（1）下面列舉了該實驗的幾個操作步驟：
A．按照圖示的裝置安裝器件；
B．將打點計時器接到電源的直流輸出端上；
C．用天平測量出重錘的質量；
D．釋放懸掛紙帶的夾子，同時接通電源開關打出一條紙帶；
E．測量打出的紙帶上某些點之間的距離；
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
指出其中沒有必要進行的或者操作不恰當的步驟，將其選項對應的字母填在下面的空行內，并說明其原因.
答：_________________________________________________________________
_________________________________________________________________
（2）利用這個裝置也可以測量重錘下落的加速度a的數值.如圖所示，根據打出的紙帶，選取紙帶上打出的連續五個點A、B、C、D、E，測出A點距起始點O的距離為S₀，點A、C間的距離為s₁，點C、E間的距離為s₂，使用交流電的頻率為f，則根據這些條件計算重錘下落的加速度a的表達式為：a=__________。

（3）在驗證機械能守恒定律的實驗中發現，重錘減小的重力勢能總能大于重錘動能的增加，其原因主要是因為在重錘下落過程中存在著阻力的作用，可以通過該實驗裝置測定該阻力的大小.若已知當地重力加速度公認的較準確的值為g，還需要測量的物理量是__________。試用這些物理量和紙帶上的測量數據表示出重錘的下落的過程中受到的平均阻力大小為F=__________。

Answer 1

(1)BCD（2）（3）

試題分析：(1)B：錯誤，應接到交流輸出端上；C：沒有必要測量m；D：錯誤，應先接通開關，讓第1點打清楚再放開重物。
（2）重錘做勻加速直線運動，所以在相等時間內走過的位移差是一個定值，故,又因為，所以
（3）重錘的質量m，根據牛頓第二定律得：


考點：
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．對于阻力的求解我們可以從牛頓第二定律角度求解，也可以運用動能定理去解決．