Question

用落體法驗證機械能守恒定律的實驗中：
①運用公式

1

2

mv2=mgh對實驗條件的要求是在打第一個點時，重錘恰好由靜止開始下落，為此，所選擇的紙帶第1、2點間的距離應接近

2mm

．
②某同學實驗步驟如下：
A．用天平準確測出重錘的質量；
B．把打點計時器架在鐵架臺上，并接上直流電源；
C．將紙帶一端固定在重錘上，另一端穿過打點計時器的限位孔，使重錘靠近打點計時器；
D．先釋放重錘，后接通電源；
E．取下紙帶，再重復幾次；
F．選擇紙帶，測量紙帶上某些點之間的距離；
G．根據測量的結果進行數據計算．
H．你認為他實驗步驟中多余的步驟是

A

，錯誤的步驟是

BD

（均填序號）．
③在該實驗中根據紙帶算出相關各點的速度v，量出下落的距離h，以

v2

2

為縱軸，以h為橫軸畫出的圖線應是圖中的

B

就證明機械能是守恒的，圖象的斜率代表的物理量是

重力加速度g

．

Answer 1

分析：書本上的實驗，我們要從實驗原理、實驗儀器、實驗步驟、實驗數據處理、實驗注意事項這幾點去搞清楚．
根據需要驗證的方程mgh=

1

2

mv²根據數學

v2

2

-h選擇圖象，并分析斜率的意義．

解答：解：①用公式

1

2

mv²=mgh時，對紙帶上起點的要求是重錘是從初速度為零開始，
打點計時器的打點頻率為50 Hz，打點周期為0.02 s，重物開始下落后，在第一個打點周期內重物下落的高度所以所選的紙帶最初兩點間的距離接近2mm，
h=

1

2

gT²=×9.8×0.02² m≈2 mm．
②多余的步驟是：
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A沒有必要．故選A．
操作不恰當的步驟是：
應將打點計時器接到電源的交流輸出端上，故B錯誤．
開始記錄時，應先給打點計時器通電打點，然后再釋放重錘，讓它帶著紙帶一同落下，如果先放開紙帶讓重物下落，再接通打點計時時器的電源，由于重物運動較快，不利于數據的采集和處理，會對實驗產生較大的誤差，故D錯誤．
故選BD．
③本實驗需要驗證的方程是 mgh=

1

2

mv² 即

1

2

v²=gh，

v2

2

-h圖象是過原點的直線，故選B．
根據數學可知：圖象斜率等于重力加速度g．
故答案為：①2mm  ②A  BD  ③B  重力加速度g

點評：對于基礎實驗要從實驗原理出發去理解，要親自動手實驗，深刻體會實驗的具體操作，不能單憑記憶去理解實驗．
利用圖象問題結合數學知識處理物理數據是實驗研究常用的方法．我們更多的研究直線圖形，找出其直線的斜率和截距．