Question

在利用重物自由下落“验证机械能守恒定律”的实验中，有如下器材：
A．打点计时器       B．低压交流电源(附导线)
C．天平(附砝码)     D．铁架台(附夹子)  
E．重锤(附夹子)     F．纸带
G．秒表            H．复写纸

（1）其中不必要的器材是_______________；还缺少的器材是_______________；
（2）某实验小组利用如图甲所示的实验装置来验证机械能守恒定律。已知当地的重力加速度g＝9.80m/s²。实验小组选出一条纸带如图乙所示，其中O点为打点计时器打下的第一个点（静止点），A、B、C为三个计数点，在计数点A和B、B和C之间还各有一个点，测得h₁=12.01cm，h₂=19.15cm，h₃=27.85cm。打点计时器电源为50Hz的交流电。若重锤质量为m，根据以上数据可以求得：当打点计时器打到B点时，重锤的重力势能比开始下落时减少了________J；此时重锤的动能比开始下落时增加了_______J，根据计算结果可以知道该实验小组在做实验时出现的问题可能是______________________（找出一种原因即可）；
（3）如果重锤下落高度为h时对应的速度为v，以为纵轴，以h为横轴，根据实验数据绘出图线，则图线斜率的数值在理论上等于___________。

Answer 1

（1）CG，毫米刻度尺；
（2）1.88m，1.96m，做实验时先释放了纸带然后再合上打点计时器的电键（或“接通打点计时器是重锤已经具有初速度”、“重锤下落初速度不为零”、“释放纸带时手抖动了”等等）；
（3）g（或重力加速度）。

试题分析：（1）其中不必要的器材是：秒表，通过打点计时器打出的点可以计算时间；天平，因为我们是比较mgh、mv²的大小关系，故m可约去比较，不需要用天平．缺少的是毫米刻度尺，我们需要用毫米刻度尺测量计数点间的距离．
（2）根据重力势能的定义式得出：当打点计时器打在B点时，重锤的重力势能的减少量为ΔE_p=mgh₂=1.88m，
利用匀变速直线运动的推论v_B===m/s＝1.98m/s，ΔE_k=E_kB-0=mv_B²=1.96m．
以上发现：ΔE_k＞ΔE_p，说明打出的第一个点已经具有了一定的速度．该实验小组在做实验时出现的问题可能原因是实验时先释放纸带，然后再接通打点计时器的电源．
（3）利用v²-h图线处理数据，由于mgh=mv²，那么图线应该是过原点的直线，其斜率为重力加速度g．