Question

【题目】为验证机械能守恒，某同学完成实验如下：该同学用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律．实验所用的电源为学生电源，输出电压为6V的频率为50Hz的交流电和直流电两种．重锤从高处由静止开始下落，重锤上拖着的纸带打出一系列的点，对纸带上的点迹进行测量，即可验证机械能守恒定律．

①他进行了下面几个操作步骤：
A．按照图a示安装器件；
B．将打点计时器接到电源的“直流输出”上；
C．用天平测出重锤的质量；
D．先接通电源，后释放纸带，打出一条纸带；
E．测量纸带上某些点间的距离；
F．根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能是否等于增加的动能．
其中没有必要进行的步骤是 ， 操作不当的步骤是 ．
②设重锤质量为m、打点计时器的打点周期为T、重力加速度为g．图b是实验得到的一条纸带，A、B、C、D、E为相邻的连续点．根据测得的s1、s2、s3、s4写出重物由B点到D点势能减少量的表达式 ， 动能增量的表达式 ． 由于重锤下落时要克服阻力做功，所以该实验的动能增量总是（填“大于”、“等于”或“小于”）重力势能的减小量．
③该同学根据纸带算出各点的速度v，量出下落距离h，并以 纵轴、以h为横轴画出图象，应是图中的 ．

Answer 1

【答案】C；B；mg（s3﹣s1）；；小于；C
【解析】解：①将打点计时器接到电源的“交流输出”上，故B错误．

该实验中验证动能的增加量和重力势能的减小量是否相等，两端都有质量，可以约去，所以不必要测量重锤的质量，故C不必要．②重物由B点到D点重力势能减少量△Ep=mg（s3﹣s1），B点的瞬时速度 ，D点的瞬时速度 ，则动能的增加量△Ek= = ．

由于重锤下落时要克服阻力做功，可知实验中动能的增加量小于重力势能的减小量．③根据机械能守恒得， ，即 ，可知 ﹣h的图线为过原点的倾斜直线，故C正确．

故答案为：①C，B，②mg（s3﹣s1）， ，小于，③C．

①根据实验的原理以及操作中的注意事项确定没有必要的步骤以及操作不当的步骤．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B、D的速度，从而得出动能的增加量．结合能量守恒分析动能增量与重力势能减小量的关系．③根据机械能守恒得出 的关系式，结合关系式确定正确的图线．