Question

如圖為驗證機械能守恒定律的實驗裝置示意圖．現(xiàn)有的器材為：帶鐵夾的鐵架臺、電磁打點計時器、紙帶、帶鐵夾的重錘、天平．回答下列問題
（1）為完成此實驗，除了所給的器材外，還需要的器材有

AD

．（填入正確選項前的字母）
A．米尺   B．秒表   C．低壓直流電源D．低壓交流電源
（2）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材．
B．將打點計時器接到電源的“直流輸出”上．
C．用天平測出重錘的質(zhì)量．
D．先接通電源，后釋放紙帶，打出一條紙帶，再更換紙帶重復(fù)多次．
E．選擇一條合適的紙帶，測量紙帶上某些點間的距離．
F．根據(jù)測量的結(jié)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．
其中操作不當(dāng)?shù)牟襟E是

B

，非必需的步驟是

C

．
（3）如果以v²為縱軸，以h為橫軸，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪出的v²-h圖象，該圖象是

過原點的傾斜直線

，該圖線的斜率等于

2g

．
（4）在“驗證機械能守恒定律”的實驗中，打點計時器所用電源頻率為50Hz，當(dāng)?shù)刂亓�加速度的值�?.80m/s²，測得所用重物的質(zhì)量為1.00kg．若按實驗要求正確地選出紙帶進行測量，量得連續(xù)三點A、B、C到第一個點的距離如上圖所示（相鄰計數(shù)點時間間隔為0.02s），那么：紙帶的

左

（左、右）端與重物相連；打點計時器打下計數(shù)點B時，物體的速度v_B=

0.98

m/s．

Answer 1

分析：解決實驗問題首先要掌握該實驗原理，了解實驗的儀器、操作步驟和數(shù)據(jù)處理以及注意事項．
對于物理量線性關(guān)系圖象的應(yīng)用我們要從兩方面：1、從物理角度找出兩變量之間的關(guān)系式2、從數(shù)學(xué)角度找出圖象的截距和斜率，兩方面結(jié)合解決問題．

解答：解：（1）通過打點計時器計算時間，故不需要秒表．
打點計時器應(yīng)該與交流電源連接．
需要米尺測量紙帶上兩點間的距離．
故選：AD．
（2）B：將打點計時器應(yīng)接到電源的“交流輸出”上，故B操作不當(dāng)．
C：因為我們是比較mgh、

1

2

mv²的大小關(guān)系，故m可約去比較，不需要用天平，故C是非必需的步驟．
（3）利用v²-h圖線處理數(shù)據(jù)，物體自由下落過程中機械能守恒，mgh=

1

2

mv²，
即v²=2gh
所以以v²為縱軸，以h為橫軸畫出的圖線應(yīng)是過原點的傾斜直線，那么v²-h圖線的斜率就等于2g．
（4）重物在開始下落時速度較慢，在紙帶上打的點較密，越往后，物體下落得越快，紙帶上的點越稀．
所以紙帶上靠近重物的一端的點較密，因此紙帶的左端與重物相連．
B點的瞬時速度等于AC段的平均速度，則
物體的速度v_B=

xAC

tAC

=

(7.06-3.14)×0.01

2×0.02

=0.98m/s
故答案為：（1）AD
（2）B，C
（3）過原點的傾斜直線，2g
（4）左，0.98

點評：直線圖象中斜率和截距是我們能夠利用的信息．
要能夠找出斜率和截距的物理意義，我們必須要從物理角度找出兩個物理變量的關(guān)系表達式．