Question

13．在“验证机械能守恒定律”的实验中，有如下可供选择的实验器材：重锤、铁架台、电磁打点计时器以及复写纸、纸带、低压直流电源、天平、秒表、导线、开关．
（1）其不不必要的器材是天平、秒表、低压直流电源，缺少的关键器材是低压交流电源，刻度尺．（注：不必要的和缺少的器材不止一个）
（2）若重物质量为0.50kg，选择好的纸带如图所示，O、A之间有几个点未画出．已知相邻两点时间间隔为0.02s，长度单位是cm，g取9.8m/s²．则打点计时器打下点B时，重物的速度v_B=1.00m/s；从起点O到打下点B的过程中，重物重力势能的减少量△E_P=0.260J，动能的增加量△E_k=0.250J．（后两个空结果均保留三位有效数字）

Answer 1

分析 （1）根据实验的原理确定所需测量的物理量，从而确定不需要的器材以及缺少的器材．
（2）根据某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度求出B点的速度，从而得出动能的增加量，根据下降的高度求出重力势能的减小量．

解答 解：（1）实验中验证动能的增加量和重力势能的减小量是否相等，质量可以约去，不需要天平，时间可以通过打点计时器直接得出，不需要秒表，打点计时器使用交流电源，不需要低压直流电源．
缺少低压交流电源，因为要测量点迹间的距离，还缺少刻度尺．
（2）B点的瞬时速度${v}_{B}=\frac{{x}_{AC}}{2T}=\frac{（7.51-3.51）×1{0}^{-2}}{0.04}$m/s=1.00m/s，则动能的增加量$△{E}_{k}=\frac{1}{2}m{v}^{2}=\frac{1}{2}×0.5×1J=0.250J$，重力势能的减小量$△{E}_{p}=mgh=0.5×9.8×5.30×1{0}^{-2}$J=0.260J．
故答案为：（1）天平、秒表、低压直流电源； 低压交流电源，刻度尺；（2）1.00，0.260，0.250．

点评 解决本题的关键知道实验的原理，掌握纸带的处理方法，会根据纸带求解瞬时速度，从而得出动能的增加量，会根据下降的高度求解重力势能的减小量．