Question

小华设计了如图甲所示的装置验证机械能守恒，提供的实验器材如下：
A．小车B．钩码
C．一端带滑轮的木板 D．细线
E．电火花计时器F．纸带
G．毫米刻度尺H．低压交流电源
I．220V的交流电源
（1）实验中不需要的器材是______（填写器材序号），还应补充的器材是______．
（2）实验中得到的一条纸带如图乙所示，选择点迹清晰且便于测量的连续7个点（标号0～6），测出0到1、2、3、4、5、6点的距离分别为d₁、d₂、d₃、d₄、d₅、d₆，打点周期为T．则打点2时小车的速度v₂=______；若测得小车质量为M，钩码质量为m，打点1和点5时小车的速度分别为v₁、v₅，己知重力加速度为g，则验证点1与点5间系统的机械能守恒的关系式可表示为______．
（3）实验中，钩码减少的重力势能总是略大于系统增加的动能，主要原因是______．

Answer 1

（1）电火花计时器直接使用220V，不需要低压交流电源，不需要的器材是H．还需要天平测量钩码的质量．
（2）匀变速直线运动平均速度等于中间时刻的瞬时速度可算2点速度，
即第点2的瞬时速度等于13间的平均速度v2=

d3-d1

2T

，
也等于04间的平均速度v2=

d4

4T

把钩码和小车看成系统
系统减小的势能即为钩码减小的重力势能△E_p=mg（d₅-d₁）
系统增加的动能为小车和钩码增加的动能△Ek=

1

2

(M+m)v52-

1

2

(M+m)v12
验证点1与点5间系统的机械能是否守恒，就是验证△E_p=△E_k，即mg(d5-d1)=

1

2

(M+m)(v52-v12)
（3）小车在运动过程中受到阻力，以及纸带和打点计时器之间存在摩擦阻力，使得系统减少的重力势能没有完全转化为系统的动能，还有一小部分由于克服摩擦做功转化为内能．
故答案为：（1）H；天平；（2）v2=

d3-d1

2T

或v2=

d4

4T

；mg(d5-d1)=

1

2

(M+m)(v52-v12)；（3）小车和纸带受到阻力．