Question

验证机械能守恒定律的实验中，有下述A至F六个步骤：
A．将打点计时器竖直固定在铁架台上
B．接通电源，再松开纸带，让重物自由落下
C．取下纸带，更换新纸带（或将纸带翻个面），重新做实验
D．将重物固定在纸带的一端，让纸带穿过打点计时器，用手提纸带
E．选择一条纸带，用刻度尺测出物体下落的高度h₁、h₂、h₃…h_n，计算出对应的瞬时速度
F．分别计算出

1

2

m

v

2 n

和mgh_n，在误差范围内看是否相等
（1）以上实验步骤按合理的操作步骤排列应是

A、D、B、C、E、F

（2）

1

2

m

v

2 n

总是

小于

mgh_n （填大于、小于或等于），原因是

有摩擦力和空气阻力做负功

．
（3）某同学用图中所示装置进行实验，得到的纸带，A、B、C、D、E为连续的五个点，交流电的频率为50Hz，测出点A，C间的距离为14.77cm，点C，E间的距离为16.33cm，已知当地重力加速度为9.8m/s²，重锤的质量为m=1.0kg，则重锤在下落过程中受到的平均阻力大小F₁=

0.05

N．

Answer 1

分析：（1）实验步骤中要先安装实验装置，再进行操作，采集数据，数据处理，得到结论几个重要步骤．
（2）实验中由于存在摩擦力和空气阻力，机械能会减小．
（3）对于匀加速直线运动，在任意连续相等的时间间隔内通过的位移之差为一个恒量，即△x=aT²，运用这个推论得到加速度，然后再根据牛顿第二定律求解平均阻力．

解答：解：（1）以上实验步骤按合理的操作步骤排列应是A、D、B、C、E、F．
（2）

1

2

m

v

2 n

总是小于mgh_n，原因是纸带与打点计时器之间的摩擦力和空气阻力做负功，重物的机械能减小，故重物动能的增加量小于重力势能的减小量．
（3）根据推论式△x=aT²得：重物加速度为：a=

CE-AC

T2

=

(16.33-14.77)×10-2

0．12

m/s²=9.75m/s²
根据牛顿第二定律，有：mg-F₁=ma
解得：F₁=m（g-a）=1.0×（9.80-9.75）N=0.05N
故答案为：
（1）A、D、B、C、E、F
（2）小于，有摩擦力和空气阻力做负功．
（3）0.05．

点评：本题涉及验证机械能守恒定律实验的误差分析问题，要明确误差来源，同时要会判断误差的大小，属于较高的要求．