Question

用落体验证机械能守恒定律的实验
（1）在“验证机械能守恒定律”的实验中，下面叙述正确的是

 

A．应用天平称出物体的质量
B．应当选用点迹清晰，特别是第一个点没有拉成长条的纸带
C．操作时应先放纸带后接电源
D．打点计时器应接在电压为4～6V的直流电源上
（2）为进行该实验，备有下列器材可供选择
铁架台、电磁打点计时器、复写纸片、纸带、低压直流电源、秒表、导线、开关．其中不必要的器材是

 

．缺少的器材是

 

．
（3）若实验中所用重物的质量m=1㎏，打点时间间隔为0.02s，打出的纸带如图所示，O．A．B．C．D为相邻的几点，测的OA=0.78cm．OB=1.79cm．OC=3.14cm．OD=4.90cm，查出当地的重力加速度g=9.80m/s²，则重物在B点时的动能E_AB=

 

 J．从开始下落到B点的过程中，重物的重力势能减少量是

 

J，由此得出的结论是

 

．

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）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、应当选用点迹清晰，特别是第一个点没有拉成长条的纸带，故B正确．
C、开始记录时，应先给打点计时器通电打点，然后再释放重锤，让它带着纸带一同落下，如果先放开纸带让重物下落，再接通打点计时时器的电源，由于重物运动较快，不利于数据的采集和处理，会对实验产生较大的误差．故C错误．
D、打点计时器应接在电压为4～6V的交流电源上．故D错误．
故选B．
（2）其中不必要的器材是低压直流电源、秒表．
缺少的器材是低压交流电源、刻度尺．
（3）利用匀变速直线运动的推论得：
v_B=

xAC

tAC

=

(3.14-0.78)cm

2×0.02s

=0.59m/s
E_kB=

1

2

mv_B²=0.174J
重力势能减小量△E_p=mgh=1×9.8×0.179J=0.175J．
由于重力势能减小量略大于动能的增加量，在误差允许范围内，重物下落的机械能守恒．
故答案为：（1）B
（2）低压直流电源、秒表；低压交流电源、刻度尺
（3）0.174，0.175，在误差允许范围内，重物下落过程中机械能守恒．

点评：运用运动学公式和动能、重力势能的定义式解决问题是该实验的常规问题．
要注意单位的换算．