Question

验证“机械能守恒定律”的实验采用重物自由下落的方法．
（1）有下列器材可供选择：电磁打点计时器、铁架台（带铁架）、带铁夹的重物、复写纸、纸带、秒表、导线、开关、天平，其中不必要的器材是

秒表，天平

；缺少的器材是

低压交流电源，刻度尺

．
（2）已知所用电火花打点计时器所接电源的频率为50Hz，查得当地的重力加速度为g=9.80m/s²，重物质量为0.5kg，某同学选择了一条理想的纸带，用刻度尺测量各计时点对应刻度尺的读数如图所示．图中O点是打点计时器打出的第一个点（此时重物的速度为零），A、B、C、D分别是连续打出的计时点．重物由O点运动到C点时，重物的重力势能的减少量△E_P=

1.60

J，此过程中物体动能的增加量△E_k=

1.56

J．（结果均保留三位有效数字）

（3）可得出的结论是

在实验误差允许的范围内，重锤机械能守恒

．
（4）根据纸带算出相关各点的速度v，量出下落距离h，则以v²/2为纵轴，以h为横轴画出的图象应是图中的

C

Answer 1

分析：根据验证“机械能守恒定律”的原理，分析需要的器材和选择图象．由纸带上数据求出重物下落的高度和打C点时速度，再求重力势能的减少量和动能的增加量．

解答：解：（1）根据实验原理，需要验证下列方程成立
             mgh=

1

2

mv2，即gh=

1

2

v2         
        则不需要天平．v由打点计时器打下的纸带测出，不需要秒表．
        电磁打点计时器工作4∽6V交流电源，故需要低压交流电源．纸带处理需要刻度尺．
  （2）重物的重力势能的减少量△E_P=mgh=0.5×9.8×0.326J=1.60J
       打C点重物速度v=

xBD

2T

=

0.38-028

2×0.02

m/s=2.5m/s
       物体动能的增加量△E_k=

1

2

mv2=0.5×0.5×2.5²J=1.56J
  （3）由上得到结论：在实验误差允许的范围内，重锤机械能守恒              
  （4）由 mgh=

1

2

mv2，即

1

2

v2=gh   故选C．
故答案是：（1）秒表，天平，低压交流电源，刻度尺．
          （2）1.60，1.56
          （3）在实验误差允许的范围内，重锤机械能守恒
          （4）C

点评：实验的核心是实验原理，根据原理来选择器材、确定实验步骤、处理数据、分析误差原因等等．