Question

用落體驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)
（1）為進(jìn)行該實(shí)驗(yàn)，備有下列器材可供選擇
鐵架臺(tái)、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、復(fù)寫紙片、紙帶、低壓直流電源、天平、秒表、導(dǎo)線、開關(guān)．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、刻度尺、低壓交流電源

．
（2）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=

0.174

 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

0.175

J，由此得出的結(jié)論是

在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)減少的物體重力勢(shì)能等于其增加的動(dòng)能，物體自由下落過程中機(jī)械能守恒

．

Answer 1

分析：（1）通過實(shí)驗(yàn)的原理出發(fā)，確定所需測(cè)量的物理量，從而確定所需的器材，以及不必要的器材．
（2）根據(jù)某段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度求出B點(diǎn)的速度，從而得出B點(diǎn)的動(dòng)能，根據(jù)下降的高度求出物體重力勢(shì)能的減小量，從而判斷機(jī)械能是否守恒．

解答：解：（1）該實(shí)驗(yàn)中，要有做自由落體運(yùn)動(dòng)的物體重錘；通過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器來記錄物體運(yùn)動(dòng)時(shí)間，不需要秒表，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器需要的是交流電源，因此低壓直流電源不需要，缺少低壓交流電源，由于驗(yàn)證機(jī)械能公式中可以把物體質(zhì)量約掉，因此不需要天平，同時(shí)實(shí)驗(yàn)中缺少刻度尺．
（2）B點(diǎn)的速度vB=

OC-OA

2T

=

(3.14-0.78)×10-2

0.04

m/s=0.59m/s，則B點(diǎn)的動(dòng)能EkB=

1

2

mvB2=

1

2

×1×0.592=0.174J．
重物重力勢(shì)能的減小量△E_p=mgh=1×9.8×0.0179J=0.175J．
在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)減少的物體重力勢(shì)能等于其增加的動(dòng)能，物體自由下落過程中機(jī)械能守恒
故答案為：天平、秒表、低壓直流電源
重錘、刻度尺、低壓交流電源（或交流電源）     0.174    0.175    
 在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)減少的物體重力勢(shì)能等于其增加的動(dòng)能，物體自由下落過程中機(jī)械能守恒．

點(diǎn)評(píng)：解決本題的關(guān)鍵掌握實(shí)驗(yàn)的原理，以及掌握紙帶的處理方法，會(huì)通過紙帶求解瞬時(shí)速度和加速度．