Question

用如圖（甲）所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。實(shí)驗(yàn)所用的電源為學(xué)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，重錘從拖著的紙帶通過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出一系列的點(diǎn)，對(duì)紙帶上的點(diǎn)的痕跡進(jìn)行測(cè)量，即可驗(yàn)證機(jī)械能定恒定律。

（1）下面列舉了該實(shí)驗(yàn)的幾個(gè)操作步驟：
A．按照?qǐng)D示的裝置安裝器件；
B．將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接到電源的直流輸出端上；
C．用天平測(cè)量出重錘的質(zhì)量；
D．調(diào)整錯(cuò)誤后，再接通電源開關(guān)，釋放懸掛紙帶的夾子，打出一條紙帶；
E．測(cè)量打出的紙帶上某些點(diǎn)之間的距離；
F．根據(jù)測(cè)量的結(jié)果計(jì)算重錘下落過程中減少的重力勢(shì)能是否等于增加的動(dòng)能．
指出其中沒有必要進(jìn)行的步驟是    ▲   ；操作錯(cuò)誤的步驟是    ▲   。
（2）如圖（乙）所示，根據(jù)打出的紙帶，選取紙帶上打出的連續(xù)五個(gè)點(diǎn)A、B、C、D、E，測(cè)出A點(diǎn)距起始點(diǎn)O的距離為s₀，點(diǎn)A、C間的距離為s₁，點(diǎn)C、E間的距離為s₂，使用交流電的頻率為f，已知重錘的質(zhì)量為m，當(dāng)?shù)氐闹亓�加速度為g，則起始點(diǎn)O到打下C點(diǎn)的過程中，重錘重力勢(shì)能的減少量為△E_P＝     ▲   ，重錘動(dòng)能的增加量為△E_K＝     ▲   。利用這個(gè)裝置也可以測(cè)量重錘下落的加速度a的數(shù)值，則根據(jù)這些條件和數(shù)據(jù)計(jì)算重錘下落的加速度a的表達(dá)式：a=   ▲   。

Answer 1

（1）C，B ； （2）， ， 或

分析：（1）解決實(shí)驗(yàn)問題首先要掌握該實(shí)驗(yàn)原理，了解實(shí)驗(yàn)的儀器、操作步驟和數(shù)據(jù)處理以及注意事項(xiàng)，只有這樣才能明確每步操作的具體含義．
（2）根據(jù)重力做功和重力勢(shì)能的關(guān)系可以求出重力勢(shì)能的減小量；勻變速直線運(yùn)動(dòng)中中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度等于該過程中的平均速度，由此求出C點(diǎn)的速度，進(jìn)一步可以求出重錘動(dòng)能的增加量；利用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推理△x=aT²可以求出重錘下落的加速度大小也可以利用機(jī)械能守恒定律的表達(dá)式求出加速度的大小．
解：（1）B：將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接到電源的“交流輸出”上，故B錯(cuò)誤，操作不當(dāng)．
C：因?yàn)槲覀兪潜容^mgh、mv²的大小關(guān)系，故m可約去比較，不需要用天平，故C沒有必要．
故答案為：C，B．
（2）重力勢(shì)能的減小量等于重力做功大小，故有：
△E_P=mg（s₀+s₁）
由題意可知，各個(gè)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔為T=，勻變速直線運(yùn)動(dòng)中中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度等于該過程中的平均速度，由此可以求出C點(diǎn)的速度大小為：v_C=
所以動(dòng)能的增量為：
△E_K=m=
重錘下落時(shí)做勻加速運(yùn)動(dòng)，因此由逐差法得：
a==
或者從O到C根據(jù)功能關(guān)系有：
ma(s₀+s₁)= m
解得：a=
故答案為：mg（s₀+s₁），，或．