Question

（1）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，对纸带上的点痕进行测量，即可验证机械能守恒定律．

①下面列举了该实验的几个操作步骤：

A．按照图示的装置安装器件；

B．将电磁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．打开悬挂纸带的夹子，再接通电源开关打出一条纸带；

E．选取计数点，并测量计数点间的距离；

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或者操作不当的步骤是．______________________

（将其选项对应的字母填在横线处）

②利用这个装置也可以测量重锤下落的加速度a的数值．如图所示，根据打出的纸带，选取纸带上的连续的五个点A、B、C、D、E，测出A距起始点O的距离为s₀，点AC间的距离为s₁，点CE间的距离为s₂，使用交流电的频率为f，根据这些条件计算重锤下落的加速度a＝_________．

③在上述验证机械能守恒定律的实验中发现，重锤减小的重力势能总是大于重锤动能的增加，其原因主要是因为在重锤下落的过程中存在阻力作用，可以通过该实验装置测阻力的大小．若已知当地重力加速度公认的较准确的值为g，还需要测量的物理量是____________．

试用这些物理量和上图纸带上的数据符号表示出重锤在下落的过程中受到的平均阻力大小f＝___________________．

（2）某实验小组设计了如图（a）所示的实验装置，通过改变重物的质量，利用计算机可得滑块运动的加速度a和所受拉力F的关系图像。他们在轨道水平和倾斜的两种情况下分别做了实验，得到了两条a-F图线，如图（b）所示。

①图线________是在轨道左侧抬高成为斜面情况下得到的（选填“①”或“②”）；

②滑块总质量m=____________kg；滑块和轨道间的动摩擦因数μ=____________

Answer

（1）①BCD ②③重锤质量m，。

（2）① ① ， ② 0．5， 0．2

【解析】试题分析：（1）①打点计时器应接在交流电源上，实验步骤B是错误的．应先接通电源，再释放纸带，所以步骤D是错误的．根据测量原理，重锤的动能和势能中都包含了质量m，可以约去．所以可以不测量质量，所以步骤C不必要．

②根据，T=得，加速度a=．

③根据牛顿第二定律得，mg-f=ma，所以f=mg-ma=．

（2）①图线①与纵轴的交点表示在所受拉力F为零时，加速度不为零，说明轨道左侧抬高成为斜面；②根据F=ma得a=F/m，所以滑块运动的加速度a和所受拉力F的关系图象斜率等于滑块和位移传感器发射部分的总质量的倒数．

由图形得加速度a和所受拉力F的关系图象斜率k=2，所以滑块和位移传感器发射部分的总质量m=0．5Kg。在水平轨道上F=1N时，加速度a=0，根据牛顿第二定律得F-μmg=0

解得μ=0．2

故答案为：0．5，0．2

考点：验证机械能守恒定律、加速度a和所受拉力F的关系图像

【名师点睛】通过验证机械能守恒定律实验的原理确定错误步骤和不需要的步骤；根据相等时间内的位移之差是一恒量，求出重锤下落的加速度；根据牛顿第二定律求出阻力的大小．知道滑块运动的加速度a和所受拉力F的关系图象斜率等于滑块和位移传感器发射部分的总质量的倒数．对滑块受力分析，根据牛顿第二定律求解。