Question

在“驗證機械能守恒定律”的實驗中，已知打點計時器所用電源的頻率為50Hz．查得當地的重力加速度為g=9.80m/s²，某同學選擇了一條理想的紙帶，測得各計數點到O點對應的長度如圖所示．圖中O點是打點計時器打出的第一個點，A、B、C、D分別是每打兩個點取出的計數點，則重物由O點運動到B點時（重物質量為m）問；
（1）在該實驗中不必要的器材是

C

（只需填字母代號）
A．重物    B．紙帶    C．天平    D．刻度尺
（2）重力勢能減小量為

1.911m

J，動能的增加量是

1.889m

J
（3）根據計算的數據可得出什么結論

在誤差允許的范圍內，系統的機械能守恒

，產生誤差的主要原因是

系統受到阻力

Answer 1

分析：（1）在“驗證機械能守恒定律”的實驗中，我們驗證的是減少的重力勢能與增加的動能之間的關系，根據這個實驗原理判斷需要的實驗器材．
（2）減少的重力勢能為mgh，增加的動能為

1

2

mv2，代入計算求解．
（3）由于系統受到阻力的原因，所以減少的重力勢能有一部分轉化為內能，所以會出現減少的重力勢能不等于增加的動能的情況．

解答：解：（1）在“驗證機械能守恒定律”的實驗中，我們驗證的是減少的重力勢能與增加的動能之間的關系，根據這個實驗原理判斷需要的實驗器材．
A：重物（做自由落體運動的），需要．B：紙帶（求解速度和下落位移的），需要．C：天平，我們要驗證的是：mgh=

1

2

mv2，m約掉，故不需要天平．D：刻度尺（量位移的），需要．
本題選擇不需要的，故選：C
（2）減少的重力勢能：△E_p=mgh=19.50×10^-2×9.8=1.911m
B點的速度為：vB=

xAC

2T

A、B、C、D分別是每打兩個點取出的計數點，所以T=0.02×2=0.04s
所以：vB=

xAC

2T

=

(28.95-13.40)×10-2

0.08

=1.94375m/s
所以：增加的動能為：△E_K=

1

2

mv2=1.889m
（3）由步驟（2）的數據得：減少的重力勢能近似等于增加的動能，故結論為：在誤差允許的范圍內，系統的機械能守恒
由于系統受到阻力的原因，所以減少的重力勢能有一部分轉化為內能，所以會出現減少的重力勢能不等于增加的動能的情況．
故答案為：（1）C，（2）1.911m；1.889m，（3）在誤差允許的范圍內，系統的機械能守恒；系統受到阻力

點評：正確解答實驗問題的前提是明確實驗原理，從實驗原理出發進行分析所需實驗器材、實驗步驟、所測數據等，會起到事半功倍的效果．