Question

（1）《驗證機械能守恒定律》，現(xiàn)有器材是：打點計時器；低壓電源；紙帶；帶夾子的重物；刻度尺；天平；導(dǎo)線；鐵架臺．其中該實驗不需要的器材是

天平

．
（2）實驗中，要從幾條打上點的紙帶中挑選第一、二兩點間的距離接近

2

mm并且點跡清晰的紙帶進行測量．
（3）如圖為實驗中紙帶上記錄的點，已知打點計時器所用電源的頻率為50Hz，查得當(dāng)?shù)氐闹亓�加速度為g=9.80m/s²，重錘的質(zhì)量為0.30kg，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，可知重物由O運動到B點重力勢能減少

1.36

J，動能增加

1.33

J（取三位有效數(shù)字）．

（4）從計算結(jié)果可以看出，重物增加的動能

小于

（填大于、等于或小于）它減少的重力勢能，其主要原因是

由于重物和紙帶下落過程中要克服阻力做功

．

Answer 1

分析：根據(jù)實驗原理可知，該實驗不需要測量物體質(zhì)量，因此不需要天平．
紙帶法實驗中，若紙帶勻變速直線運動，測得紙帶上的點間距，利用勻變速直線運動的推論，可計算出打出某點時紙帶運動的瞬時速度和加速度，從而求出動能．根據(jù)功能關(guān)系得重力勢能減小量等于重力做功的數(shù)值．

解答：解：（1）根據(jù)重物下落過程中機械能守恒的表達式可知，物體的質(zhì)量可以約掉，因此本實驗中不需要天平，
（2）用公式

1

2

mv²=mgh時，對紙帶上起點的要求是重錘是從初速度為零開始，
打點計時器的打點頻率為50 Hz，打點周期為0.02 s，重物開始下落后，在第一個打點周期內(nèi)重物下落的高度所以所選的紙帶最初兩點間的距離接近2mm，h=

1

2

gT²=×9.8×0.02² m≈2 mm．
（3）從開始下落至B點，重錘的重力勢能減少量△E_p=mgh=0.3×9.8×0.4610J=1.36J．
利用勻變速直線運動的推論：
v_B=

xAC

tAC

=

xOC-xOA

2×0.02

=

0.522-0.403

0.04

m/s=2.975m/s，
重錘的動能E_KB=

1

2

mv_B²=

1

2

×0.3×2.9752J=1.33J
（4）計算結(jié)果可以看出，重物增加的動能小于它減少的重力勢能，主要原因是：重物和紙帶下落過程中要克服阻力做功．
故答案為：（1）天平；（2）2；（3）1.36；1.33；（4）小于；由于重物和紙帶下落過程中要克服阻力做功．

點評：運用運動學(xué)公式和動能、重力勢能的定義式解決問題是該實驗的常規(guī)問題．
要注意單位的換算，并知道減小的重力勢能大于增加的動能的原因．
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(shù)據(jù)處理、實驗注意事項這幾點去搞清楚．