在“验证机械能守恒定律”的实验中，所用电源的频率为50Hz，某同学选择了一条理想的纸带，用刻度尺测量时各计数点对应刻度尺上的读数如图1所示．（图中O点是打点计时
题型：揭阳模拟难度：来源：
根据纸带可以得到：
（1）重锤下落的加速度a=______ m/s2
（2）若重锤质量为m，则重锤下落到B点时的动能Ek=______ J
（3）通过比较重锤在B点的动能和重锤下落到B点时减少的势能，说明机械能是否守恒？______（填“是”或“不是”），若不是，那么产生误差的主要原因是：______．
答案
s4-s2=2a1T2
s3-s1=2a2T2
a=
| a1+a2 |
| 2 |
| s3+s4-s1-s2 |
| 4T2 |
重力势能的减小量为：△EP=mghOB=1.91m（J）
B点时的速度为：vB=
| sAC |
| 2T |
重锤下落到B点时增加的动能为：△EK=
| 1 |
| 2 |
| v | 2B |
根据计算结果可以得出该实验的实验结论：在误差允许的范围内，重锤减小的重力势能等于其动能的增加，验证了机械能守恒定律．
重锤减小的重力势能略大于其增加的动能，其原因是重锤在下落时要受到阻力作用（对纸带的摩擦力、空气阻力），必须克服阻力做功，减小的重力势能等于增加的动能加上克服阻力所做的功．
故答案为：（1）a=9.69 m/s2； （2）Ek=1.89m J；
（3）不是；空气阻力以及纸带受到的打点计时器对它的阻力
举一反三
（1）纸带的______端（选填“左”或“右”）与重物相连；
（2）根据图上所得的数据，从O点到B点，重物重力势能减少量△EP=______J，动能增加量△EK=______J；（结果取3位有效数字）
（3）实验的结论是______．
| △ti （10-3s） | vi=
（m•s-1） | △Eki=
| △hi （m） | Mg△hi | |||||||
| 1 | 1.21 | 3.13 | |||||||||
| 2 | 1.15 | 3.31 | 0.58M | 0.06 | 0.58M | ||||||
| 3 | 1.00 | 3.80 | 2.24M | 0.23 | 2.25M | ||||||
| 4 | 0.95 | 4.00 | 3.10M | 0.32 | 3.14M | ||||||
| 5 | 0.90 | 0.41 | |||||||||
（1）在“验证机械能守恒定律”的实验中，打点计时器接在电压为E，频率为f，的交流电源上，在实验中打下一条理想纸带，如图1所示，选取纸带上打出的连续5个点A、B、C、D、E，测出A点距起始点的距离为s0，点AC间的距离为s1，点CE间的距离为s2，已知重锤的质量为m，当地的重力加速度为g，则： ①从起始点O到打下C点的过程中，重锤重力势能的减少量为△EP=______，重锤动能的增加量为△EK______． ②根据题中提供的条件，可求出重锤实际下落的加速度a=______，它和当地的重力加速度g进行比较，则a______g（填大于，等于，小于）． （2）如图2给出器材为：电源E（电动势为12V，内阻不计），木板N（板上从下往上依次叠放白纸、复写纸、导电纸各一张），两个金属条A、B（平行放置在导电纸上，与导电纸接触良好，用作电极），滑线变阻器R（其总阻值小于两平行电极间导电纸的电阻），直流电压表  （量程为6V，内阻很大，其负接线柱与B极相连，正接线柱与探针P相连），开关K．现要用图中仪器描绘两平行金属条AB间电场中的等势线．AB间的电压要求取为6V． （Ⅰ）在图2中连线，画成实验电路原理图． （Ⅱ）下面是主要的实验操作步骤，将所缺的内容填写在横线上方． a．接好实验电路． b．______． c．合上K，并将探针P与A相接触． d．______． e．用探针压印的方法把A、B的位置标记在白纸上．画一线段连接AB两极，在连线上选取间距大致相等的5个点作为基准点，用探针把它们的位置印在白纸上． f．将探针与某一基准点相接触，______，这一点是此基准的等势点．用探针把这一点的位置也压印在白纸上．用相同的方法找出此基准点的其它等势点． g．重复步骤f，找出其它4个基准点的等势点．取出白纸画出各条等势线． （3）如图3是多用表的刻度盘，当选用量程为50mA的电流档测量电流时，表针指于图示位置，则所测电流为______mA；若选用倍率为“×100”的电阻档测电阻时，表针也指示在图示同一位置，则所测电阻的阻值为______Ω．如果要用此多用表测量一个约2.0×104Ω的电阻，为了使测量比较精确，应选的欧姆档是______（选填“×10”、“×100”或“×1K”）．换档结束后，实验操作上首先要进行的步骤是______． | |||||||||||
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，对下图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．先接通电源，后释放纸带，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步骤是______，操作不当的步骤是______． （2）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，选取纸带上的连续的五个点A、B、C、D、E，测出各点之间的距离如下图所示．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=______．（用s1、s2、s3、s4及f表示） （3）在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增加的动能，其主要原因是重锤和纸带下落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为g，还需要测量的物理量是______．试用这些物理量和纸带上的数据符号表示重锤和纸带在下落的过程中受到的平均阻力大小F=______． | |||||||||||
| （1）光电计时器是一种研究物体运动情况的常用计时仪器，其面板结构如图1甲所示，a、b分别是光电门的激光发射和接收的装置，当有物体从a、b间通过时，光电计时器就可显示物体的挡光时间，现用图乙所示装置做“利用自由落体运动验证机械能守恒定律”的实验，图1乙中1为小钢球，2和3是固定在铁架台适当位置的两个光电门，与之连接的两个光电计时器没有画出，让小钢球从两个光电门正上方某高度处自由落下，光电门2和3各自连接的计时器显示的挡光时间分别为5.0×10-2s和2.0×10-2s用游标卡尺测量小钢球的直径d，此时卡尺游标部分如图丙所示． ①读出小球的直径d=______cm． ②小钢球通过光电门2中心的速度v1=______m/s，小钢球通过光电门3中心的速度v2=______m/s．（保留两位有效数字） ③为子验证机械能守恒定律，除了计算小钢球通过光电门的速度外，还需要用工具直接测量的物理量有______（选填下列选项） A．小钢球的质量 B．重力加速度 C．光电门2中心到3中心的高度 D．小钢球通过光电门2中心到3中心的时间  （2）现要求用下列提供的器材测量一节干电池的电动势E．干电池（电动势约为1.5V，内阻末知）电流表（量程为30mA，内阻约为10Ω）阻值为30Ω和40Ω的定值电阻各一个开关S1、S2，导线若干 ①根据所给器材，在图2的两个电路原理图中，应选择图______．（填“甲”或“乙”） ②在所选择的电路中原理图中，R1应选择阻值为______Ω的定值电阻． ③若在用所选择的电路原理图测量中，闭合开关S1、S2时，电流表的读数如图2丙所示，闭合开关S1、断开S2时，电流表的读数如图2丁所示，则待测干电池的电动势E=______V（保留三位有效数字）． |