Question

如圖1所示的裝置，可以用來驗證機械能守恒定律，也可以用于測定重力加速度．在進行實驗時得到的紙帶如圖2所示（相鄰兩點間的時間為T），請根據(jù)實驗和紙帶，回答下列問題：由紙帶得到重力加速度的表達式g=______．在驗證機械能守恒定律的實驗中：
（1）研究對象是自由下落的重物，除下述器材：鐵架臺、打點計時器、紙帶、重物、夾子外，還需要儀器是______．
（2）做此實驗時，有同學(xué)按以下步驟進行：
①固定好打點計時器，將連有重物的紙帶穿過限位孔，用手提住，讓手盡量靠近打點計時器．
②松開紙帶，接通電源，開始打點，并重復(fù)幾次，取得幾條打點紙帶．
③取下紙帶，挑選一條清楚的紙帶，記下起始點O點，在離O點較近處選擇幾個連續(xù)計數(shù)點，計算出各點的速度值．
④測出各點距O點的距離，即為下落高度．
⑤用天平稱出物體的質(zhì)量．
⑥計算出mgh_n和mv_n²/2，看是否相等．
在上述步驟中，多余的是______，有錯誤的是______．
（3）當(dāng)打點計時器打到點C時，物體的動能表達式為：______．物體從O到C，重力勢能的減少量表達式為______．若兩式相等或基本相等，則驗證了機械能守恒定律．

Answer 1

【答案】分析：（1）物體的下落是勻加速運動，可用逐差法求解加速度．實驗時我們要測h和速度v，根據(jù)原理分析需要的實驗器材即可．
（2）根據(jù)實驗原理與操作步驟一一分析：①應(yīng)讓重物從靠近打點計時器處釋放；②先接通電源后釋放紙帶；③取點跡清晰的幾個點，算出一個瞬時速度即可；⑤驗證：mgh與的關(guān)系，m約掉了，不需要測量m
（3）動能的表達式是，算出C點速度代入即可，重力勢能的減少量表達式為mgh，量出O到C的距離h代入即可．
解答：解：設(shè)AB段位移為x₁，BC段位移為x₂，由x₂-x₁=aT²得：
S₃-S₂-（S₂-S₁）=gT²
解得：g=
（1）實驗時我們要測h和速度v，根據(jù)原理分析需要的實驗器材，除列出的器材外，還要打點計時器的電源：低壓交流電源，和測下落高度和位移時需要的：刻度尺．
（2）根據(jù)實驗原理與操作步驟一一分析：①應(yīng)讓重物從靠近打點計時器處釋放；②先接通電源后釋放紙帶；③取點跡清晰的幾個點，算出一個瞬時速度即可；⑤驗證：mgh與的關(guān)系，m約掉了，不需要測量m
所以在上述步驟中，多余的是⑤，有錯誤的是 ①②③．
（3）v_C=
所以：物體的動能表達式為：
重力勢能的減少量表達式為：mgh=mgS₃．
故答案為：；（1）低壓交流電源、刻度尺；（2）⑤；①②③；（3）；mgS₃
點評：正確解答實驗問題的前提是明確實驗原理，從實驗原理出發(fā)進行分析所需實驗器材、實驗步驟、所測數(shù)據(jù)等，會起到事半功倍的效果．