Question

【題目】用自由落體運動驗證機械能守恒定律的實驗:

（1）為進行該實驗，備有下列器材可供選擇鐵架臺、打點計時器、復寫紙片、紙帶、低壓直流電源、天平、秒表、導線、開關。其中不必要的器材是__________________。缺少的器材是____________。

（2）若實驗中所用重物的質量m=1㎏，打點時間間隔為0.02s，打出的紙帶如下圖所示，O、A、B、C、D為相鄰的幾點，測的OA=0.18cm、OB=0.76㎝、OC=1.71㎝、OD=3.04㎝，查出當地的重力加速度g=9.80m/s2，則重物在B點時的動能EkB=________ J。從開始下落到B點的過程中，重物的重力勢能減少量是EPB=_____J，由此得出的結論是 _______________。(計算結果保留三位有效數字)

（3）根據紙帶算出相關各點的速度v量出下落的距離h，以v2/2為縱軸，以h為橫軸畫出的圖線應是圖中的________，就證明機械能是守恒的，圖像的斜率代表的物理量是 ________________。

Answer 1

【答案】（1）天平、秒表、低壓直流電源 重錘、直尺、低壓交流電源（或交流電源） （2）0.0732 0.0745 在實驗誤差允許的范圍內減少的物體重力勢能等于其增加的動能，物體自由下落過程中機械能守恒 （3）C 重力加速度g

【解析】

（1）因為我們是比較mgh、mv2的大小關系，故m可約去比較，不需要用天平。通過打點計時器計算時間，故不需要秒表。打點計時器應該與交流電源連接。缺少低壓交流電源、重錘、直尺。
（2）利用勻變速直線運動的推論

根據動能的定義式得出：EkB=mvB2=0.0732J
根據重力勢能的定義式得出當打點計時器打在B點時，重錘的重力勢能的減少量為△EP=mgh=1.0×9.8×0.0076 J=0.0745 J
在實驗誤差允許的范圍內減少的物體重力勢能等于其增加的動能，物體自由下落過程中機械能守恒；
（3）利用-h圖線處理數據，物體自由下落過程中機械能守恒，mgh=mv2，即=gh
所以以為縱軸，以h為橫軸畫出的圖線應是圖中的C。那么-h圖線的斜率就等于重力加速度g。