Question

（1）使用如图1所示的装置测量重力加速度g的值．
下面是操作步骤：
①用天平称量重物的质量m
②按图示安装器材
③松开铁夹，使重物带动纸带下落
④按下电火花计时器的电源开关，使计时器开始工作
⑤测量纸带点迹，求出重力加速度的值
把上述必要的操作步骤按正确的顺序排列是

 

．
（2）图2是按正确操作顺序操作打出的一条纸带，图中O是打出的第一个点迹，A、B、C、D、E、F、G是依次打出的点，量出OF间的距离为h=21.90cm，EG间的距离s=16.50cm．已知电火花计时器的打点频率是f=25Hz．
有下面三种方法求重力加速度的值，分别是：
①由于h=

1

2

gt2其中 t=

6

f

所以 g=

2hf2

62

②由于v_F=gt其中 t=

6

f

又 vF=

s

2T

其中 T=

1

f

所以g=

sf2

2×6

③由于

v

2 F

=2gh又vF=

s

2T

其中T=

1

f

所以g=

s2f2

8h

你认为用哪种方法比较妥当？其它方法可能存在的问题是什么？答：

 

．
（3）如果当地的重力加速度值已知，是g=9.8m/s²，则利用本装置可以验证机械能守恒定律．设重物的质量为m=0.5kg，利用（2）的数据求出从开始运动到打下F点的过程中，重物重力势能的减少量△E_P=

 

J，动能的增加量△E_k=

 

J（以上两空均要求保留三位有效数字）．造成两者不相等的主要原因是什么？答：

 

．

Answer 1

分析：（1）先组装器材，然后穿纸带，接通电源，释放纸带，打点，数据处理；
（2）OA间的时间间隔一般不等于

1

f

（要小于它），①②两种方法都涉及到0A的时间．所以没有③方法妥当．
（3）根据下落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F点的瞬时速度，从而得出动能的增加量．

解答：解：（1）先组装器材，然后穿纸带，接通电源，释放纸带，打点，数据处理；
自由落体加速度与质量无关，故质量不需要测量；
故步骤为：②④③⑤；
（2）方法C比较妥当，方法A、B都用到了t=

6

f

，但OA间的时间间隔一般不等于

1

f

（要小于它），因此t≤

6

f

，从而①②两种方法存在问题．
（3）重物重力势能的减少量△E_P=mgh=0.5×9.8×0.2190J≈1.07J，

1

2

mvF2=

1

2

m(

s

2T

)2=

1

2

m

s2f2

4

=

1

2

×0.5×

0.1652×252

4

≈1.06J，造成两者不相等的主要原因是纸带与计时器之间的摩擦阻力及空气阻力等造成机械能损失．
故答案为：（1）②④③⑤
（2）方法③比较妥当，方法①②都用到了t=

6

f

，但OA间的时间间隔一般不等于

1

f

（要小于它），因此t≤

6

f

，从而①②两种方法存在问题．
（3）1.07     1.06，主要原因是纸带与计时器之间的摩擦阻力及空气阻力等造成机械能损失．

点评：解决本题的关键知道实验的原理，操作步骤和数据处理以及注意事项，知道误差形成的原因．