Question

（1）使用如圖1所示的裝置測量重力加速度g的值．
下面是操作步驟：
①用天平稱量重物的質(zhì)量m
②按圖示安裝器材
③松開鐵夾，使重物帶動紙帶下落
④按下電火花計時器的電源開關(guān)，使計時器開始工作
⑤測量紙帶點跡，求出重力加速度的值
把上述必要的操作步驟按正確的順序排列是

 

．
（2）圖2是按正確操作順序操作打出的一條紙帶，圖中O是打出的第一個點跡，A、B、C、D、E、F、G是依次打出的點，量出OF間的距離為h=21.90cm，EG間的距離s=16.50cm．已知電火花計時器的打點頻率是f=25Hz．
有下面三種方法求重力加速度的值，分別是：
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

你認為用哪種方法比較妥當？其它方法可能存在的問題是什么？答：

 

．
（3）如果當?shù)氐闹亓�加速度值已知，是g=9.8m/s²，則利用本裝置可以驗證機械能守恒定律．設(shè)重物的質(zhì)量為m=0.5kg，利用（2）的數(shù)據(jù)求出從開始運動到打下F點的過程中，重物重力勢能的減少量△E_P=

 

J，動能的增加量△E_k=

 

J（以上兩空均要求保留三位有效數(shù)字）．造成兩者不相等的主要原因是什么？答：

 

．

Answer 1

分析：（1）先組裝器材，然后穿紙帶，接通電源，釋放紙帶，打點，數(shù)據(jù)處理；
（2）OA間的時間間隔一般不等于

1

f

（要小于它），①②兩種方法都涉及到0A的時間．所以沒有③方法妥當．
（3）根據(jù)下落的高度求出重力勢能的減小量，根據(jù)某段時間內(nèi)的平均速度等于中間時刻的瞬時速度求出F點的瞬時速度，從而得出動能的增加量．

解答：解：（1）先組裝器材，然后穿紙帶，接通電源，釋放紙帶，打點，數(shù)據(jù)處理；
自由落體加速度與質(zhì)量無關(guān)，故質(zhì)量不需要測量；
故步驟為：②④③⑤；
（2）方法C比較妥當，方法A、B都用到了t=

6

f

，但OA間的時間間隔一般不等于

1

f

（要小于它），因此t≤

6

f

，從而①②兩種方法存在問題．
（3）重物重力勢能的減少量△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，造成兩者不相等的主要原因是紙帶與計時器之間的摩擦阻力及空氣阻力等造成機械能損失．
故答案為：（1）②④③⑤
（2）方法③比較妥當，方法①②都用到了t=

6

f

，但OA間的時間間隔一般不等于

1

f

（要小于它），因此t≤

6

f

，從而①②兩種方法存在問題．
（3）1.07     1.06，主要原因是紙帶與計時器之間的摩擦阻力及空氣阻力等造成機械能損失．

點評：解決本題的關(guān)鍵知道實驗的原理，操作步驟和數(shù)據(jù)處理以及注意事項，知道誤差形成的原因．