Question

一位同學(xué)做“用自由落體運(yùn)動(dòng)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”
1）現(xiàn)有下列器材可供選擇：A．鐵架臺(tái)、B．電磁式打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、C．復(fù)寫紙、D．紙帶、E．天平、F．秒表、G．導(dǎo)線、H．開關(guān)、I．重物．其中不必要的器材是

EF

（填相應(yīng)的序號(hào)），缺少的器材是

低壓交流電源、刻度尺

．
2）在《驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律》的實(shí)驗(yàn)中，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所接交流電頻率為50Hz，當(dāng)?shù)刂亓�加速度g=9.8m/s²．實(shí)驗(yàn)選用重錘質(zhì)量為0.1kg，從所打紙帶中選擇一條合適的紙帶，紙帶上連續(xù)的點(diǎn)A、B、C、D至第1個(gè)點(diǎn)O的距離如圖所示，則重錘從O運(yùn)動(dòng)到C，重力勢(shì)能減少

0.55

J，重錘經(jīng)過C時(shí)的速度為

3.3

m/s．其動(dòng)能增加

0.54

J（保留兩位有效數(shù)字）．
3）實(shí)驗(yàn)結(jié)論：

在誤差允許范圍內(nèi)，物體下落過程中機(jī)械能守恒．

．

Answer 1

分析：解決實(shí)驗(yàn)問題首先要掌握該實(shí)驗(yàn)原理，了解實(shí)驗(yàn)的儀器、操作步驟和數(shù)據(jù)處理以及注意事項(xiàng)．
紙帶法實(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)速度和加速度，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）其中不必要的器材是：
E、因?yàn)槲覀兪潜容^mgh、

1

2

mv²的大小關(guān)系，故m可約去，不需要用天平．故E沒有必要．
F、不需要秒表，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器本身可以表示出時(shí)間．
缺少的器材是：低壓交流電源、刻度尺
（2）重力勢(shì)能減小量△E_p=mgh=0.1×9.8×0.561m J=0.55  J．
利用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論得：
v_C=

xBD

tBD

=

(0.628-0.496)m

2×0.02s

=3.3m/s
E_kC=

1

2

mv_C²=0.54  J
△E_k=E_kC-0=0.54 J
（3）重錘從O運(yùn)動(dòng)到C，重力勢(shì)能減少量略大于動(dòng)能的增加量，所以在誤差允許范圍內(nèi)，物體下落過程中機(jī)械能守恒．
答：（1）EF；低壓交流電源、刻度尺
（2）0.55；   3.3；   0.54
（3）在誤差允許范圍內(nèi)，物體下落過程中機(jī)械能守恒．

點(diǎn)評(píng)：紙帶問題的處理時(shí)力學(xué)實(shí)驗(yàn)中常見的問題．我們可以紙帶法實(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)速度和加速度．
數(shù)據(jù)處理時(shí)要注意單位的換算．