Question

某同学利用重物自由下落来“验证机械能守恒定律”的实验装置如图（甲）所示．
（1）请指出实验装置中存在的明显错误：

打点计时器不能接“直流电源”

．
（2）进行实验时，为保证重锤下落时初速为零，应

A

（选填A或B）．
A．先接通电源，再释放纸带
B．先释放纸带，再接通电源
（3）根据打出的纸带，选取纸带上连续打出的1、2、3、4四个点如图（乙）示．已测出点1、2、3、4到打出的第一个点O的距离分别为h₁、h₂、h₃、h₄，打点计时器的打点周期为T．若代入所测数据能满足表达式gh₃=

1

8T2

(h4-h2)2

，则可验证重锤下落过程机械能守恒（用题目中已测出的物理量表示）．

Answer 1

分析：打点计时器应使用交流电源，重物释放时应紧靠打点计时器．
先接通电源后，释放纸带，确保重锺下落时初速度为零．
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3点的速度，再由减小的重力势能转化动能来验证是否守恒．

解答：解：（1）打点计时器不能使用直流电源，应使用交流电源．
（2）当先接通电源后，纸带释放，打出纸带的初速度才能为零；
（3）3点的速度等于DF段的平均速度，所以v₃=

h4-h2

2T

，则此处的动能为EK=

1

2

m

v

2 3

=

m

8T2

(h4-h2)2；
只有当gh₃=

1

8T2

(h4-h2)2时，才可验证下落过程中，机械能是否守恒．
答案为：（1）打点计时器不能接“直流电源”（或打点计时器应接“交流电源”）
（2）A
（3）

1

8T2

(h4-h2)2

点评：解决本题的关键知道该实验的原理以及注意事项，掌握求解瞬时速度的方法．同时若先释放纸带后接通电源，则纸带的初速度不为零，则不能取开始打点的来验证．