機械能守恆定律實驗裝置

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H. （1）圖（a）為「驗證機械能守恆定律」的實驗裝置示意圖，現有的器材為：鐵架台、電磁打點計時器、紙帶、

（1）通過打點計時器計算時間，故不需要秒錶．
打點計時器應該與交流電源連接．
需要刻度尺測量紙帶上兩點間的距離．
故選AC．
（2）①從紙帶上可以看出0點為打出來的第一個點，速度為0，重物自由下落，初速度為0，所以應該先打出0點，而與重物相連的紙帶在下端，應該先打點．所以紙帶的左端應與重物相連．
②AB、BC間各有一個點未畫出．所以相鄰的計數點的時間間隔是t=2T=0.04s
利用勻變速直線運動的推論
v_B=

XAC

tAC

=2.0m/s．
③重力勢能減小量△E_p=mgh=2×9.8×0.206 J=4.1 J．
E_kB=

1

2

mv_B²=4.0 J．
④利用勻變速直線運動的推論△x=at²
a=

xBC?xAB

t2

=

s3+s1?2s2

4T2

對重物運用牛頓第二定律得：
mg-f=ma
f=mg-ma=mg-m

s3+s1?2s2

4T2

故答案為：（1）AC（2）①左，②2.0，③4.1，4.0④mg-m

s3+s1?2s2

4T2

I. 利用氣墊導軌驗證機械能守恆定律，實驗裝置示意圖如圖1所示：（1）實驗步驟：①將氣墊導軌放在水平桌面上

（1）該游標卡尺的精確度為0.05mm，主尺讀數為：9mm，副尺讀數為：5×0.05mm=0.25mm，故遮光條寬度版L=9.25mm
（2）①由於擋光條寬度很小，因此權將擋光條通過光電門時的平均速度當作瞬時速度．
v₁=

L

△t1

，v₂=

L

△t2

通過光電門1，系統（包括滑塊、擋光條、托盤和砝碼）的總動能為E _k1=

1

2

（M+m）（

L

△t1

）²；
通過光電門2，系統（包括滑塊、擋光條、托盤和砝碼）的總動能為E _k2=

1

2

（M+m）（

L

△t2

）²；
②系統勢能的減少△E_P=mgh=mgs．
故答案為：（1）9.25
（2）①

1

2

（M+m）（

L

△t1

）²；

1

2

（M+m）（

L

△t2

）² ；
②mgs．

J. 如圖為驗證機械能守恆定律的實驗裝置示意圖．現有的器材為：帶鐵夾的鐵架台、電磁打點計時器、紙帶、帶鐵

（1）通過打點計時器計算時間，故不需要秒錶．
打點計時器應該與交流電源內連接．
需要米尺測量紙帶上兩點容間的距離．
故選：AD．
（2）B：將打點計時器應接到電源的「交流輸出」上，故B操作不當．
C：因為我們是比較mgh、

1

2

mv²的大小關系，故m可約去比較，不需要用天平，故C是非必需的步驟．
（3）利用v²-h圖線處理數據，物體自由下落過程中機械能守恆，mgh=

1

2

mv²，
即v²=2gh
所以以v²為縱軸，以h為橫軸畫出的圖線應是過原點的傾斜直線，那麼v²-h圖線的斜率就等於2g．
（4）重物在開始下落時速度較慢，在紙帶上打的點較密，越往後，物體下落得越快，紙帶上的點越稀．
所以紙帶上靠近重物的一端的點較密，因此紙帶的左端與重物相連．
B點的瞬時速度等於AC段的平均速度，則
物體的速度v_B=

xAC

tAC

=

(7.06?3.14)×0.01

2×0.02

=0.98m/s
故答案為：（1）AD
（2）B，C
（3）過原點的傾斜直線，2g
（4）左，0.98