Question

利用自由落体运动做验证机械能守恒定律的实验时：
（1）有下列器材可供选择：
①铁架台 ②打点计时器 ③复写纸 ④纸带 ⑤低压直流电源 ⑥天平 ⑦秒表 ⑧导线．
其中实验中不必要的器材是

5、6、7

（填序号）；缺少的器材是

刻度尺、重锤

．
（2）若已知打点计时器的电源频率为50Hz，当地的重力加速度g=9.80m/s²，重物质量为mkg．实验中得到一条点迹清晰的纸带如图所示，其中0为第一个点，A、B、C为另外3个连续点，根据图中的数据，可知重物由0点运动到B点，重力势能少量△E_p=

7.62m

J；动能增加量△E_k=

7.59m

J；产生误差的主要原因是

由于空气阻力和打点计时器对纸带的摩擦力使物体的机械能减少

．

Answer 1

分析：书本上的实验，我们要从实验原理、实验仪器、实验步骤、实验数据处理、实验注意事项这几点去搞清楚．
纸带实验中，若纸带匀变速直线运动，测得纸带上的点间距，利用匀变速直线运动的推论，可计算出打出某点时纸带运动的瞬时速度．从而求出动能．根据功能关系得重力势能减小量等于重力做功的数值．

解答：解：（1）实验中不必要的器材是：⑤低压直流电源，打点计时器使用的是交流电源，
 ⑥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．
⑦秒表，通过打点计时器打出的点可以计算时间．
缺少的器材是：刻度尺，用来测量计数点间的距离；
重锤，用来做下落的研究对象．
（2）重力势能减小量△E_p=mgh=m×9.8×0.7776J=7.62m．
利用匀变速直线运动的推论：
v_B=

xAC

tAC

动能增加量△E_k=

1

2

mv_B²=7.59m．
产生误差的主要原因是由于空气阻力和打点计时器对纸带的摩擦力使物体的机械能减少．
故答案为：（1）5、6、7；刻度尺、重锤．
（2）7.62m，7.59m，由于空气阻力和打点计时器对纸带的摩擦力使物体的机械能减少．

点评：纸带问题的处理是力学实验中常见的问题．我们可以纸带法实验中，若纸带匀变速直线运动，测得纸带上的点间距，利用匀变速直线运动的推论，可计算出打出某点时纸带运动的瞬时速度，计算过程中要注意单位的换算．
要知道重物带动纸带下落过程中能量转化的过程和能量守恒．