Question

某学生利用“验证机械能守恒定律”的实验装置来测量一个质量 m=50g的钩码下落时的加速度值，该学生将钩码固定在纸带下端，让纸带穿过打点计时器，实验装置如图 a 所示．①以下是该同学正确的实验操作和计算过程，请完成下面部分实验步骤的有关内容
A、按实验装置图安装器件
B、将打点计时器接到

交流

（填直流或交流）电源上
C、先

接通打点计时器电源

，再

释放纸带

，然后

关闭打点计时器电源

．
D、取下纸带，取其中的一段标出计数点如图 b 所示，测出相邻计数点间的距离分别为 S₁=2.60cm，S₂=4.14cm，S₃=5.69cm，S₄=7.22cm，S₅=8.75cm，S₆=10.29cm
已知打点计时器的打点频率是f=50Hz，则计算钩码下落加速度的表达式为a=

(s6+s5+s4)-(s3+s2+s1)

36

f2

，代入数值，可得加速度a=

9.60

 m/s ² （计算结果保留三位有效数字）．
②该同学从实验结果发现，钩码下落时的加速度比实际的重力加速度小．为了有效地缩小这个实验测得的加速度与实际的重力加速度之差，请你提出一个有效的改进方法：

将钩码换成大质量的重锤

．

Answer 1

分析：实验中安装、调整好器材，穿好纸带，在打点之前，应先接通电源，后松开纸带；
根据逐差法可以求出物体运动的加速度大小；
根据实验原理可知，造成该实验误差的主要原因是物体下落过程中存在摩擦阻力，因此从减小摩擦阻力的角度进行实验的改正．

解答：解：①实验中安装、调整好器材，穿好纸带，在打点之前，应先接通电源，后松开纸带，实验结束关闭电源整理器材．
根据匀变速直线运动的推论△x=aT²，有：
s₆-s₃=3a₁T²     ①
s₅-s₂=3a₂T²     ②
s₄-s₁=3a₃T²      ③
a=

a1+a2+a3

3

    
解得：a=

(s6+s5+s4)-(s3+s2+s1)

(3T)2

=

(s6+s5+s4)-(s3+s2+s1)

36

f2．
带入数据解得a=9.60m/s²．
②根据实验原理可知，造成该实验误差的主要原因是物体下落过程中存在摩擦阻力，一是小球下落的空气阻力，二是纸带和限位孔之间的摩擦，故具体采取的具体措施为：将钩码换成较大质量的重锤．
故答案为：①交流，接通打点计时器电源，释放纸带，关闭打点计时器电源；
a=

(s6+s5+s4)-(s3+s2+s1)

36

f2
a=9.60m/s² 
②将钩码换成大质量的重锤．

点评：明确实验原理，对于基础实验要亲自动手进行实际操作，同时加强利用基本物理规律解决实验问题的能力．