Question

13．用如圖所示的實驗裝置驗證機械能守恒定律．實驗所用的電源為學生電源，輸出電壓為6V的交流電和直流電兩種．重錘從高處由靜止開始落下，重錘上拖著的紙帶通過打點計時器打出一系列的點，對紙帶上的點的痕跡進行測量，即可驗證機械能守恒定律．

（1）下面列舉了該實驗的幾個操作步驟：
A．按照圖示的裝置安裝器件；
B．將打點計時器接到電源的交流輸出端上；
C．用天平測量出重錘的質(zhì)量；
D．先接通電源開關然后釋放懸掛紙帶的夾子打出一條紙帶；
E．測量打出的紙帶上某些點之間的距離；
F．根據(jù)測量的結果計算重錘下落過程中減少的重力勢能是否等于增加的動能．
其中沒有必要進行的步驟是：C．（填字母代號）
（2）利用這個裝置也可以測量重錘下落的加速度a的數(shù)值．如圖所示是打出的一條紙帶，選取紙帶上打出的連續(xù)五個點A、B、C、D、E，測出A點距起始點O的距離為s₀，點A、C間的距離為s₁，點C、E間的距離為s₂，使用交流電的頻率為f，則根據(jù)這些條件計算重錘下落的加速度a的表達式為：a=$\frac{1}{4}（{S}_{2}-{S}_{1}）{f}^{2}$．

Answer 1

分析 解決實驗問題首先要掌握該實驗原理，了解實驗的儀器、操作步驟和數(shù)據(jù)處理以及注意事項．
紙帶實驗中，若紙帶勻變速直線運動，測得紙帶上的點間距，利用勻變速直線運動的推論，可計算出打出某點時紙帶運動的加速度．

解答 解：（1）沒有必要進行的步驟是：
因為我們是比較mgh、$\frac{1}{2}$mv²的大小關系，故m可約去比較，不需要用天平．故C沒有必要．故選：C．
（2）利用勻變速直線運動的推論△x=at²
a=$\frac{△x}{{t}^{2}}$=$\frac{{s}_{2}-{s}_{1}}{{（2T）}^{2}}$=$\frac{1}{4}（{S}_{2}-{S}_{1}）{f}^{2}$
故答案為：①C；   ②$\frac{1}{4}（{S}_{2}-{S}_{1}）{f}^{2}$

點評 紙帶問題的處理是力學實驗中常見的問題．我們可以紙帶法實驗中，若紙帶勻變速直線運動，測得紙帶上的點間距，利用勻變速直線運動的推論，可計算出打出某點時紙帶運動的瞬時速度和加速度．