Question

在利用重錘下落驗證機械能守恒定律的實驗中：
（1）下面敘述正確的是

B

A、應該用天平稱出物體的質(zhì)量．
B、應該選用點跡清晰，第一、二兩點間的距離接近2mm的紙帶．
C、操作時應先放紙帶再通電．
D、電磁打點計時器應接在電壓為220V的直流電源上．
（2）有下列器材可供選用：鐵架臺，電磁打點計時器，復寫紙盤，紙帶，秒表，低壓直流電源，導線，電鍵，天平．其中不必要的器材有

秒表、低壓直流電源、天平

；缺少的器材是

低壓交流電源、重錘、刻度尺

．
（3）實驗中用打點計時器打出的紙帶如下圖所示，其中，A為打下的第1個點，C、D、E、F為距A較遠的連續(xù)選取的四個點（其他點子未標出）．用刻度尺量出C、D、E、F到A的距離分別為s₁=20.06cm，s₂=24.20cm，s₃=28.66cm，s₄=33.60cm重錘的質(zhì)量為m=1.00kg；電源的頻率為f=50Hz；實驗地點的重力加速度為g=9.80m/s²．為了驗證打下A點到打下D點過程中重錘的機械能守恒．則應計算出：打下D點時重錘的速度v=

2.15

m/s，重錘重力勢能的減少量△E_p=

2.37

J，重錘動能的增加量△E_k=

2.31

J．

Answer 1

分析：解決實驗問題首先要掌握該實驗原理，了解實驗的儀器、操作步驟和數(shù)據(jù)處理以及注意事項．
根據(jù)重力勢能變化量△E_P=mgh，確定高度h求解．由勻變速直線運動的推論求出D點速度，再求動能的增加量為△E_k．

解答：解：（1）A、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，故A錯誤
B、由h=

1

2

gt²求出第一個打點周期內(nèi)重錘自由下落距離為h=2mm，故B正確，
C、操作時應先通電再釋放紙帶，故C錯誤，
D、電磁打點計時器應接在電壓為4-6V交流電源，故D錯誤
故選B
（2）在該實驗中，通過打點計時器來記錄物體運動時間，不需要秒表，由于驗證機械能公式中可以把物體質(zhì)量約掉，因此不需要天平；電磁打點計時器應接在電壓為4-6V交流電源，所以不需要低壓直流電源．
缺少帶著紙帶下落的重錘，低壓交流電源，測量距離的刻度尺．
（3）由勻變速直線運動的推論v_D=

xCE

tCE

=2.15m/s
從起點O到打下點D的過程中，重力勢能的減少量△E_P=mgh=2.37J
重錘動能的增加量△E_k=

1

2

m

v

2 D

=2.31J
故答案為：（1）B       （2）秒表、低壓直流電源、天平；低壓交流電源、重錘、刻度尺．
（3）2.15，2.37，2.31．

點評：本題考查了驗證機械能守恒定律中的數(shù)據(jù)處理方法，注意物理基本規(guī)律尤其是勻變速直線運動規(guī)律在實驗中的應用．
正確解答實驗問題的前提是明確實驗原理，從實驗原理出發(fā)進行分析所需實驗器材、所測數(shù)據(jù)、誤差分析等，會起到事半功倍的效果．