Question

7．在验证机械能守恒定律实验中，

（1）为完成此实验，图1中A、B、C、D、E表示部分实验器材，需在图中选用的器材有AB．（填入正确选项前的字母）
（2）下面列举了该实验的几个操作步骤：
A．打点计时器接到电源的“直流输出”上
B．释放纸带后接通电源，打出一条纸带
C．测量纸带上某些点间的距离
D．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
其中操作不当的步骤是AB．
（3）利用这个装置也可以测量重锤下落的加速度a的数值．根据打出的纸带，选取纸带上连续的五个点A、B、C、D、E，测出各点之间的距离如图2所示．使用交流电的频率为f，则计算重锤下落的加速度的表达式a=$\frac{（{x}_{3}+{x}_{4}-{x}_{1}-{x}_{2}）{f}^{2}}{4}$．（用x₁、x₂、x₃、x₄及f表示）

Answer 1

分析 根据实验的原理确定所需测量的物理量，从而确定所需的器材．结合实验中的注意事项确定不当的操作步骤．
根据连续相等时间内的位移之差是一恒量，运用逐差法求出重锤下落的加速度．

解答 解：（1）实验中运用验证重锤动能的增加量和重力势能的减小量是否相等，所以需要重锤．
时间可以通过打点计时器测出，不需要秒表，需要打点计时器，可以测量出瞬时速度，从而得出动能的增加量．
该实验不需要小车和钩码．故选：AB．
（2）A、打点计时器应使用交流电源，故A错误．
B、实验时应先接通电源再释放纸带，故B错误．
C、实验中验证重锤动能的增加量和重力势能的减小量是否相等，所以需要测量点迹间的距离，故C、D正确．
本题选择不当的操作步骤，故选：AB．
（3）根据△x=aT²，运用逐差法得：
$a=\frac{（{x}_{3}+{x}_{4}-{x}_{1}-{x}_{2}）}{4{T}^{2}}=\frac{（{x}_{3}+{x}_{4}-{x}_{1}-{x}_{2}）{f}^{2}}{4}$．
故答案为：（1）AB；（2）AB；（3）$\frac{（{x}_{3}+{x}_{4}-{x}_{1}-{x}_{2}）{f}^{2}}{4}$．

点评 解决本题的关键知道实验的原理以及操作中的注意事项，掌握纸带的处理，会通过纸带求解瞬时速度和加速度．