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，

题文

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．释放悬挂纸带的夹子，立即接通电源开关打出一条纸带；
E．测量纸带上某些点间的距离；
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）在一次实验中，质量m的重物自由下落，在纸带上打出一系列的点，如图8所示（相邻计数点时间间隔为0.02s），单位cm．那么
①纸带的______（选填“左”或“右”）端与重物相连；
②从起点O到打下计数点B的过程中重力势能减少量是△E_p=______J，此过程中物体动能的增加量△E_k=______J（g取9.8m/s²）．

题型：未知 难度：其他题型

答案

（1）B：将打点计时器接到电源的“交流输出”上，故B错误．
C：因为我们是比较mgh、12mv²的大小关系，故m可约去比较，不需要用天平．故C没有必要
D：开始记录时，应先给打点计时器通电打点，然后再释放重锤，让它带着纸带一同落下，如果先放开纸带让重物下落，再接通打点计时时器的电源，由于重物运动较快，不利于数据的采集和处理，会对实验产生较大的误差．故D错误．
故选BCD．
（2）①从纸带上可以看出0点为打出来的第一个点，速度为0，重物自由下落，初速度为0，所以应该先打出0点，而与重物相连的纸带在下端，应该先打点．所以纸带的左端应与重物相连．
②重力势能减小量△E_p=mgh=9.8×0.0501m J=0.49m J．
利用匀变速直线运动的推论
v_B=xACtAC=(0.0706-0.0314)m2×0.02s=0.98m/s
E_kB=12mv_B²=0.48m  J．
故答案为：（1）BCD
（2）①左
②0.49m，0.48m

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解析

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考点

据考高分专家说，试题“用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律．.....”主要考查你对 [打点计时器 ]考点的理解。

打点计时器

1、打点计时器：
是一种测量时间的工具。如果运动物体带动的纸带通过打点计时器，在纸带上打下的点就记录了物体运动的时间，纸带上的点也相应的表示出了运动物体在不同时刻的位置。研究纸带上的各点间的间隔，就可分析物体的运动状况。

2、电磁打点计时器：
是一种记录运动物体在一定时间内发生的位移的计时仪器，它使用交流电源，由学生电源供电，工作电压在6V以下，当电源的频率是50Hz时，它每隔0.02s打一个点，通电前把纸带穿过限位孔，再把套在轴上的复写纸片压在纸带的上面，接通电源后，在线圈和永久磁铁的作用下，振片便振动起来，带动其上的振针上下振动。这时，如果纸带运动，振针就通过复写纸在纸带上留下一行小点。如果把纸带跟运动的物体连在一起，即由物体带动纸带一起运动，纸带上各点之间的距离就表示相应时间间隔中物体的位移。

3、电火花计时器的原理与电磁打点计时器：
电火花计时器的原理与电磁打点计时器类似，这种计时器工作时，纸带运动受到的阻力比较小，实验误差也就比较小。

打点计时器：

(1)作用：计时仪器，当电源频率为50Hz时，每隔0.02s打一次点。

(2)工作条件：①电磁打点计时器：4V~6V交流电源。②电火花打点计时器：220V交流电源。

(3)纸带上点的意义：①表示和纸带相连的物体在不同时刻的位置。
                                    ②通过研究纸带上各点之间的间隔，可以判断物体的运动情况。
                                    ③可以利用纸带上打出的点来确定计数点间的时间间隔。

利用纸带判断物体运动状态的方法：

(1)沿直线运动的物体在连续相等时间内不同时刻的速度分别为v₁、v₂、v₃、v₄、…，若v₂－v₁＝v₃－v₂＝v₄－v₃＝…，则说明物体在相等时间内速度的增量相等，由此说明物体在做匀变速直线运动，即a＝
==
=

=…

(2)沿直线运动的物体在连续相等时间内的位移分别为x₁，x₂，x₃，x₄…，若Δx＝x₂－x₁＝x₃－x₂＝x₄－x₃＝…，则说明物体在做匀变速直线运动，且Δx＝.aT²。

速度、加速度的求解方法：

(1)即v_n＝

，如图所示：

(2)由纸带求物体运动的加速度
①逐差法：即根据x₄－x₁＝x₅－x₂＝x₆－x₃＝3aT²(T为相邻两计数点间的时间间隔)，求出a₁＝

(2)由纸带求物体运动的加速度
①逐差法：即根据x₄－x₁＝x₅－x₂＝x₆－x₃＝3aT²(T为相邻两计数点间的时间间隔)，求出a₁＝
、a₂＝

、a₃＝

，再算出a₁、a₂、a₃的平均值即为物体运动的加速度：
＝＝
＝.

。
②图象法：即先根据v_n＝

求出多个点的瞬时速度，后作出v－t图象，图象的斜率即为物体运动的加速度。