Question

用落體驗證機械能守恒定律的實驗

（1）為進行該實驗，備有下列器材可供選擇鐵架臺．打點計時器．復寫紙片、紙帶、低壓直流電源．天平、秒表、導線、開關．其中不必要的器材是

天平、秒表、低壓直流電源

．缺少的器材是

重錘、直尺、低壓交流電源（或交流電源）

．
（2）若實驗中所用重物的質量m=1㎏，打點時間間隔為0.02s，打出的紙帶如圖5-5-14所示，O．A．B．C．D為相鄰的幾點，測的OA=0.78cm．OB=1.79cm．OC=3.14cm．OD=4.90cm，查出當地的重力加速度g=9.80m/s²，則重物在B點時的動能E_AB=

0.174

 J．從開始下落到B點的過程中，重物的重力勢能減少量是

0.175

J，由此得出的結論是

在實驗誤差允許的范圍內減少的物體重力勢能等于其增加的動能，物體自由下落過程中機械能守恒

．
（3）根據紙帶算出相關各點的速度v量出下落的距離h，以

v2

2

為縱軸，以h為橫軸畫出的圖線應是圖2中的

C

，就證明機械能是守恒的，圖象的些率代表的物理量是

重力加速度

．

Answer 1

分析：（1）書本上的實驗，我們要從實驗原理、實驗儀器、實驗步驟、實驗數據處理、實驗注意事項這幾點去搞清楚；
（2）根據勻變速直線運動規律求出B點的速度大小，即可進一步求出動能的增加量，根據重力做功和重力勢能之間的關系，可以求出重力勢能的減小量；
（3）利用v²-h圖線處理數據，如果mgh=

1

2

mv²那么

1

2

v²-h圖線的斜率就等于g．

解答：解：（1）其中不必要的器材是：秒表，通過打點計時器打出的點可以計算時間；天平，因為我們是比較mgh、

1

2

mv²的大小關系，故m可約去比較，不需要用天平；
打點計時器使用的是交流電源，故不必要的器材是低壓直流電源；
缺少的是刻度尺，我們需要刻度尺測量計數點間的距離，重錘，低壓交流電源．
故答案為：天平、秒表、低壓直流電源，重錘、直尺、低壓交流電源（或交流電源）．
（2）B點的速度為：
vB=

xOC-xOA

2T

=0.59m/s．
動能的增量為：△Ek=

1

2

m

v

2 B

=0.174J
重力勢能的減小量為：△E_p=mgh=0.175J
故答案為：0.174，0.175，．
（3）利用

1

2

v²-h圖線處理數據，如果mgh=

1

2

mv²那么圖線應該是過原點的直線，斜率就等于g．
故選C．
故答案為：C、g．

點評：利用圖象問題結合數學知識處理物理數據是實驗研究常用的方法．我們更多的研究直線圖形，找出其直線的斜率和截距．