Question

用落體驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)
（1）在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中，下面敘述正確的是

 

A．應(yīng)用天平稱出物體的質(zhì)量
B．應(yīng)當(dāng)選用點(diǎn)跡清晰，特別是第一個(gè)點(diǎn)沒有拉成長(zhǎng)條的紙帶
C．操作時(shí)應(yīng)先放紙帶后接電源
D．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)接在電壓為4～6V的直流電源上
（2）為進(jìn)行該實(shí)驗(yàn)，備有下列器材可供選擇
鐵架臺(tái)、電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、復(fù)寫紙片、紙帶、低壓直流電源、秒表、導(dǎo)線、開關(guān)．其中不必要的器材是

 

．缺少的器材是

 

．
（3）若實(shí)驗(yàn)中所用重物的質(zhì)量m=1㎏，打點(diǎn)時(shí)間間隔為0.02s，打出的紙帶如圖所示，O．A．B．C．D為相鄰的幾點(diǎn)，測(cè)的OA=0.78cm．OB=1.79cm．OC=3.14cm．OD=4.90cm，查出當(dāng)?shù)氐闹亓�加速度g=9.80m/s²，則重物在B點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能E_AB=

 

 J．從開始下落到B點(diǎn)的過程中，重物的重力勢(shì)能減少量是

 

J，由此得出的結(jié)論是

 

．

Answer 1

分析：書本上的實(shí)驗(yàn)，我們要從實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)儀器、實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)這幾點(diǎn)去搞清楚．
紙帶實(shí)驗(yàn)中，若紙帶勻變速直線運(yùn)動(dòng)，測(cè)得紙帶上的點(diǎn)間距，利用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論，可計(jì)算出打出某點(diǎn)時(shí)紙帶運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度，從而求出動(dòng)能．根據(jù)功能關(guān)系得重力勢(shì)能減小量等于重力做功的數(shù)值．

解答：解：（1）A、因?yàn)槲覀兪潜容^mgh、

1

2

mv²的大小關(guān)系，故m可約去比較，不需要用天平．故A錯(cuò)誤．
B、應(yīng)當(dāng)選用點(diǎn)跡清晰，特別是第一個(gè)點(diǎn)沒有拉成長(zhǎng)條的紙帶，故B正確．
C、開始記錄時(shí)，應(yīng)先給打點(diǎn)計(jì)時(shí)器通電打點(diǎn)，然后再釋放重錘，讓它帶著紙帶一同落下，如果先放開紙帶讓重物下落，再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)時(shí)器的電源，由于重物運(yùn)動(dòng)較快，不利于數(shù)據(jù)的采集和處理，會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生較大的誤差．故C錯(cuò)誤．
D、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)接在電壓為4～6V的交流電源上．故D錯(cuò)誤．
故選B．
（2）其中不必要的器材是低壓直流電源、秒表．
缺少的器材是低壓交流電源、刻度尺．
（3）利用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論得：
v_B=

xAC

tAC

=

(3.14-0.78)cm

2×0.02s

=0.59m/s
E_kB=

1

2

mv_B²=0.174J
重力勢(shì)能減小量△E_p=mgh=1×9.8×0.179J=0.175J．
由于重力勢(shì)能減小量略大于動(dòng)能的增加量，在誤差允許范圍內(nèi)，重物下落的機(jī)械能守恒．
故答案為：（1）B
（2）低壓直流電源、秒表；低壓交流電源、刻度尺
（3）0.174，0.175，在誤差允許范圍內(nèi)，重物下落過程中機(jī)械能守恒．

點(diǎn)評(píng)：運(yùn)用運(yùn)動(dòng)學(xué)公式和動(dòng)能、重力勢(shì)能的定義式解決問題是該實(shí)驗(yàn)的常規(guī)問題．
要注意單位的換算．