Question

用落體驗證機械能守恒定律的實驗
（1）在“驗證機械能守恒定律”的實驗中，下面敘述正確的是

 

A．應用天平稱出物體的質量
B．應當選用點跡清晰，特別是第一個點沒有拉成長條的紙帶
C．操作時應先放紙帶后接電源
D．打點計時器應接在電壓為4～6V的直流電源上
（2）為進行該實驗，備有下列器材可供選擇
鐵架臺、電磁打點計時器、復寫紙片、紙帶、低壓直流電源、秒表、導線、開關．其中不必要的器材是

 

．缺少的器材是

 

．
（3）若實驗中所用重物的質量m=1㎏，打點時間間隔為0.02s，打出的紙帶如圖所示，O．A．B．C．D為相鄰的幾點，測的OA=0.78cm．OB=1.79cm．OC=3.14cm．OD=4.90cm，查出當地的重力加速度g=9.80m/s²，則重物在B點時的動能E_AB=

 

 J．從開始下落到B點的過程中，重物的重力勢能減少量是

 

J，由此得出的結論是

 

．

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．
紙帶實驗中，若紙帶勻變速直線運動，測得紙帶上的點間距，利用勻變速直線運動的推論，可計算出打出某點時紙帶運動的瞬時速度，從而求出動能．根據功能關系得重力勢能減小量等于重力做功的數值．

解答：解：（1）A、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錯誤．
B、應當選用點跡清晰，特別是第一個點沒有拉成長條的紙帶，故B正確．
C、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C錯誤．
D、打點計時器應接在電壓為4～6V的交流電源上．故D錯誤．
故選B．
（2）其中不必要的器材是低壓直流電源、秒表．
缺少的器材是低壓交流電源、刻度尺．
（3）利用勻變速直線運動的推論得：
v_B=

xAC

tAC

=

(3.14-0.78)cm

2×0.02s

=0.59m/s
E_kB=

1

2

mv_B²=0.174J
重力勢能減小量△E_p=mgh=1×9.8×0.179J=0.175J．
由于重力勢能減小量略大于動能的增加量，在誤差允許范圍內，重物下落的機械能守恒．
故答案為：（1）B
（2）低壓直流電源、秒表；低壓交流電源、刻度尺
（3）0.174，0.175，在誤差允許范圍內，重物下落過程中機械能守恒．

點評：運用運動學公式和動能、重力勢能的定義式解決問題是該實驗的常規問題．
要注意單位的換算．