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、直流電源、天平、秒表、導(dǎo)線、開關(guān)．其中不必要的器材是

直流電源、天平、秒表

．缺少的器材是

交流電源，刻度尺

．
（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_kB=

0.174

 J．從開始下落到B點(diǎn)的過程中，重物的重力勢能減少量是

0.175

J．（結(jié)果保留三位有效數(shù)）

Answer 1

分析：（1）通過實(shí)驗(yàn)的原理出發(fā)，確定所需測量的物理量，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．
即不必要的器材是直流電源、天平、秒表，
缺少的器材是交流電源，刻度尺．
（2）勻變速直線運(yùn)動(dòng)中，時(shí)間中點(diǎn)的瞬時(shí)速度等于該過程中的平均速度，因此有：
v_B=

XAC

2T

=

0.2590-0.1113

2×0.04

=0.59m/s 
E_kB=

1

2

mv_B²=0.174J．
重物重力勢能的減小量△E_p=mgh=1×9.8×0.0179J=0.175J．
故答案為：（1）平、秒表、低壓直流電源；刻度尺、交流電源  
（2）0.174，0.175

點(diǎn)評(píng)：要知道重物帶動(dòng)紙帶下落過程中能量轉(zhuǎn)化的過程和能量守恒，重物帶動(dòng)紙帶下落過程中，除了重力還受到阻力，從能量轉(zhuǎn)化的角度，由于阻力做功，重力勢能減小除了轉(zhuǎn)化給了動(dòng)能還有一部分轉(zhuǎn)化給摩擦產(chǎn)生的內(nèi)能．