Question

用如图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律．实验所用的电源为学生电源，有交流（频率为50Hz）和直流两种

用如图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律．实验所用的电源为学生电源，有交流（频率为50Hz）和直流两种输出．重锤从高处由静止开始落下，拖动纸带通过打点计时器打出一系列的点，对纸带上的点的痕迹进行测量，即可验证机械能守恒定律．（1）一同学按如下步骤进行实验：A．用天平测量出重锤的质量； B．按图示的装置安装器件；C．将打点计时器接到电源的直流输出端上；D．先接通电源，后释放悬挂纸带的夹子，打出一条纸带；E．换用纸带，重复步骤D； F．选取合适的纸带；G．测量所选纸带上某些点之间的距离；H．根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能是否等于增加的动能．指出其中没有必要进行的一个步骤是______；操作不恰当的一个步骤是______．（2）利用这个装置也可以测量重锤的加速度数值．这位同学打出的纸带如图乙所示，A点为打下的第一个点，0、1、2、3、4、5、6为连续的计数点，现测得s1、s2、s3、s4、s5、s6分别为4.03cm、4.42cm、4.80cm、5.18cm、5.57cm、5.95cm，请你根据这条纸带推算此落体过程的加速度a为______m/s2．（保留三位有效数字）（3）某同学根据第（2）问求得的加速度数值计算重力势能的变化量△EP，验证机械能守恒定律定律，试分析其合理性．（判断并说明理由）

Answer 1

（1）在验证机械能守恒定律的实验中，需要验证动能的增加量和重力势能减小量是否相等，质量可以约掉，因此质量可以不测，所以没必要用天平测量出重锤的质量．打点计时器应接交流电源，不能接直流电源．故不必要的步骤是A，操作不恰当的步骤是C．
（2）根据匀变速直线运动的推论公式△x=aT²可以求出加速度的大小，得：
s₄-s₁=3a₁T² 
s₅-s₂=3a₂T² 
s₆-s₃=3a₃T² 
为了更加准确的求解加速度，我们对三个加速度取平均值，有：
a＝

a1+a2+a3

3

＝

(s4+s5+s6)?(s1+s2+s3)

9T2

，
代入数据解得：a=9.58m/s²．
（3）不合理．由于阻力的存在，第（2）问中求得的结果不是当地的重力加速度，不能用它来计算重力势能的改变量
故答案为：（1）A，C；（2）9.58；（3）不合理．由于阻力的存在，第（2）问中求得的结果不是当地的重力加速度，不能用它来计算重力势能的改变量．