Question

（1）按现行高中物理课本中的要求做下列五个力学实验时，需要使用天平的实验有

 

；需要使用打点计时器的实验有

 

；需要使用刻度尺的实验有

 

．（只填对应的实验代号）
A、测定匀变速直线运动的加速度                  B、验证牛顿第二定律
C、碰撞中的动量守恒                            D、验证机械能守恒
E、用单摆测定重力加速度
（2）在“验证机械能守恒定律”的实验中，打点计时器接在电压为U、频率为f的交流电源上，在实验中打下一条理想的纸带，如下图所示，选取纸带上打出的连续5个点A、B、C、D、E，测出A点距起始点0的距离为S₀，点AC间的距离为S₁，点CE间的距离为S₂，已知重锤的质量为m，当地的重力加速度为g，则

①从起始点0到打下C点的过程中，重锤重力势能的减少量为△E_P=

 

，重锤动能的增加量为△E_K=

 

．
②根据题中提供的条件，可求出重锤实际下落的加速度a=

 

，它与当地的重力加速度g进行比较，则a

 

g（填“大于”、“等于”、“小于”）．

Answer 1

分析：（1）通过实验的原理确定需要测量的物理量，从而确定所需的实验器材．
（2）根据下降的高度求出重力势能的减小量，根据某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度，求出C点的速度，从而求出动能的增加量．
根据连续相等时间内的位移之差是一恒量求出重锤下降的加速度．由于阻力影响，测量的加速度小于当地的重力加速度．

解答：解：（1）测定匀变速直线运动的实验中，需要测量纸带点迹的长度，所以需要的器材有刻度尺、打点计时器．验证牛顿第二定律实验中需测量质量、通过纸带求解加速度，所以所需的器材有天平、打点计时器、刻度尺等．碰撞中的动量守恒需要测量物体的质量，则需要天平，测量水平距离，需要刻度尺．验证机械能守恒，需要通过纸带求解瞬时速度和下降的距离，所以需要打点计时器、刻度尺等．用单摆测定重力加速度，需要测量摆长周期，则需要秒表、刻度尺、游标卡尺等．
所以需要使用天平的实验有BC，需要使用打点计时器的实验有ABD，需要使用刻度尺的实验有ABCDE．
（2）①从起始点0到打下C点的过程中，重锤重力势能的减少量为△E_P=mg（s₀+s₁），C点的速度vc=

s1+s2

4T

=

s1+s2

4

f，则动能的增加量△E_K=

mg(s1+s2)2f2

32

．
②根据△s=aT²得，a=

s2-s1

4T2

=

s2-s1

4

f2．由于阻力的存在，则测出的加速度小于当地的重力加速度．
故答案为：（1）BC； ABD；ABCDE．
（2）①mg（s₀+s₁）； 

mg(s1+s2)2f2

32

；②

s2-s1

4

f2；小于．

点评：解决本题的关键掌握 各个实验的实验原理，通过原理确定需要的实验器材，以及掌握纸带的处理方法，会根据纸带求解瞬时速度和加速度．