Question

在利用重锤下落验证机械能守恒定律的实验中：
（1）下面叙述正确的是

B

A、应该用天平称出物体的质量．
B、应该选用点迹清晰，第一、二两点间的距离接近2mm的纸带．
C、操作时应先放纸带再通电．
D、电磁打点计时器应接在电压为220V的直流电源上．
（2）有下列器材可供选用：铁架台，电磁打点计时器，复写纸盘，纸带，秒表，低压直流电源，导线，电键，天平．其中不必要的器材有

秒表、低压直流电源、天平

；缺少的器材是

低压交流电源、重锤、刻度尺

．
（3）实验中用打点计时器打出的纸带如下图所示，其中，A为打下的第1个点，C、D、E、F为距A较远的连续选取的四个点（其他点子未标出）．用刻度尺量出C、D、E、F到A的距离分别为s₁=20.06cm，s₂=24.20cm，s₃=28.66cm，s₄=33.60cm重锤的质量为m=1.00kg；电源的频率为f=50Hz；实验地点的重力加速度为g=9.80m/s²．为了验证打下A点到打下D点过程中重锤的机械能守恒．则应计算出：打下D点时重锤的速度v=

2.15

m/s，重锤重力势能的减少量△E_p=

2.37

J，重锤动能的增加量△E_k=

2.31

J．

Answer 1

分析：解决实验问题首先要掌握该实验原理，了解实验的仪器、操作步骤和数据处理以及注意事项．
根据重力势能变化量△E_P=mgh，确定高度h求解．由匀变速直线运动的推论求出D点速度，再求动能的增加量为△E_k．

解答：解：（1）A、因为我们是比较mgh、

1

2

mv²的大小关系，故m可约去比较，不需要用天平，故A错误
B、由h=

1

2

gt²求出第一个打点周期内重锤自由下落距离为h=2mm，故B正确，
C、操作时应先通电再释放纸带，故C错误，
D、电磁打点计时器应接在电压为4-6V交流电源，故D错误
故选B
（2）在该实验中，通过打点计时器来记录物体运动时间，不需要秒表，由于验证机械能公式中可以把物体质量约掉，因此不需要天平；电磁打点计时器应接在电压为4-6V交流电源，所以不需要低压直流电源．
缺少带着纸带下落的重锤，低压交流电源，测量距离的刻度尺．
（3）由匀变速直线运动的推论v_D=

xCE

tCE

=2.15m/s
从起点O到打下点D的过程中，重力势能的减少量△E_P=mgh=2.37J
重锤动能的增加量△E_k=

1

2

m

v

2 D

=2.31J
故答案为：（1）B       （2）秒表、低压直流电源、天平；低压交流电源、重锤、刻度尺．
（3）2.15，2.37，2.31．

点评：本题考查了验证机械能守恒定律中的数据处理方法，注意物理基本规律尤其是匀变速直线运动规律在实验中的应用．
正确解答实验问题的前提是明确实验原理，从实验原理出发进行分析所需实验器材、所测数据、误差分析等，会起到事半功倍的效果．