Question

用如图1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，对图中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．如图2所示是打出的一条纸带，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图2所示．使用电流的频率为f，则计算重锤下落的加速度的表达式a=______．（用x₁、x₂、x₃、x₄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______．

Answer

①解决实验问题首先要掌握该实验原理，了解实验的仪器、操作步骤和数据处理以及注意事项，只有这样才能明确每步操作的具体含义．
②利用匀变速直线运动的推理△x=aT2可以求出重锤下落的加速度大小．
③根据牛顿第二定律有：mg-f=ma，因此只有知道重锤的质量m，即可求出阻力大小．
【解析】
①B：将打点计时器接到电源的“交流输出”上，故B错误，操作不当．
C：因为我们是比较mgh、的大小关系，故m可约去比较，不需要用天平，故C没有必要．
故答案为：C，B．
②由题意可知，各个点之间的时间间隔为，五段位移可以将第一段位移舍掉，由逐差法得：
a=．
故答案为：a=．
③根据牛顿第二定律有：mg-f=ma，因此只有知道重锤的质量m，即可求出阻力大小．
故答案为：重锤的质量m．