Question

（1）如图所示，是用落体法验证机械能守恒定律的实验装置，请回答下列问题：
①从下列器材中选出实验所必须的，其编号为

ABD

．
A．打点计时器（含纸带）；  B．重锤； C．天平； D．毫米刻度尺；  E．秒表．
②实验中产生系统误差的主要原因是纸带通过打点计时器时的摩擦阻力，使重锤获得的动能往往

小于

它所减小的重力势能（填大于、小于或等于）．
③如果以v²/2为纵轴，以h为横轴，根据实验数据绘出v²/2-h图线是一条通过坐标原点的倾斜直线，该线的斜率是

重力加速度

．
（2）某同学用如图所示的装置来探究动能定理．

①实验时为了保证小车受到的合力与钩码的总重力大小基本相等，钩码的总质量应满足的实验条件是

钩码的总质量远小于小车的质量

，实验时首先要做的步骤是

平衡摩擦力

．
②挂上适当的钩码后小车开始做匀加速直线运动，用打点计时器在纸带上记录其运动情况．下图是实验时得到的一条纸带，其中A、B、C、D、E、F是计数点．本实验能测出的物理量有：小车的质量M，钩码的总质量m，各计数点间的距离△x_n．已知相邻计数点间的时间间隔为T，重力加速度为g．则打点计时器打出B点时小车的速度为

△x1+△x2

2T

，小车合外力的功与动能变化间的关系式为

mg(△x3+△x4)=

1

2

M(

△x4+△x5

2T

)2-

1

2

M(

△x2+△x3

2T

)2

．

Answer 1

分析：解决实验问题首先要掌握该实验原理，了解实验的仪器、操作步骤和数据处理以及注意事项．
重物带动纸带下落过程中，除了重力还受到较大的阻力，从能量转化的角度，由于阻力做功，重力势能减小除了转化给了动能还有一部分转化给摩擦产生的内能．
运用物理规律和数学表达式结合起来解决问题．
纸带实验中，若纸带匀变速直线运动，测得纸带上的点间距，利用匀变速直线运动的推论，可计算出打出某点时纸带运动的瞬时速度

解答：解：（1）①A、打点计时器（含纸带）必须的，
B、重锤，必须的，
C．天平；因为我们是比较mgh、

1

2

mv²的大小关系，故m可约去比较，不需要用天平．
D．毫米刻度尺，必须的，用来测量计数点距离
E．秒表．不需要，打点计时器本身可以计算时间．
故选ABD
②由于纸带通过时受到较大的阻力和重锤受到的空气阻力，重力势能有相当一部分转化给摩擦产生的内能，所以重力势能的减小量明显大于动能的增加量．所以重锤获得的动能往往小于它所减小的重力势能．
③如果mgh=

1

2

mv²那么

1

2

v²-h图线的斜率就等于重力加速度g．
（2）①钩码的总质量应满足的实验条件是钩码的总质量远小于小车的质量．
实验时首先要做的步骤是平衡摩擦力，使得绳子的拉力就是小车的合力．
②利用匀变速直线运动的推论得：
v_B=

xAC

tAC

=

△x1+△x2

2T

研究C到E过程：
小车合外力的功W=mg（△x₃+△x₄）
动能变化量△Ek=

1

2

Mv_E²-

1

2

Mv_C²=

1

2

M(

△x4+△x5

2T

)2-

1

2

M(

△x2+△x3

2T

)2
mg(△x3+△x4)=

1

2

M(

△x4+△x5

2T

)2-

1

2

M(

△x2+△x3

2T

)2
故答案为：（1）①ABD  
②小于   
③重力加速度  
（2）①钩码的总质量远小于小车的质量（2分），平衡摩擦力（2分）
②vB=

△x1+△x2

2T

，mg(△x3+△x4)=

1

2

M(

△x4+△x5

2T

)2-

1

2

M(

△x2+△x3

2T

)2

点评：要知道重物带动纸带下落过程中能量转化的过程和能量守恒．
利用图象问题结合数学知识处理物理数据是实验研究常用的方法．
清楚实验的目的，然后根据目的列出要研究的表达式．