Question

1．用自由落體法驗(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：A．鐵架臺(tái)、B．（電磁）打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、C．復(fù)寫紙片、D．紙帶、E．低壓直流電源、F．天平、G．秒表、H．導(dǎo)線、I．重錘．
其中不必要的器材是E、F、G（填對應(yīng)的字母）．缺少的器材是低壓交流電源（帶開關(guān)）、毫米刻度尺．
（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為起點(diǎn)，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_AB=0.174J（結(jié)果保留三位有效數(shù)字）．從開始下落到B點(diǎn)的過程中，重物的重力勢能減少量是0.175J（結(jié)果保留三位有效數(shù)字），由此得出的結(jié)論是在誤差范圍內(nèi)物體減少的重力勢能等于物體增加的動(dòng)能．

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，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，因此直流電源不需要，缺少低壓交流電源，該實(shí)驗(yàn)不需要測量質(zhì)量，因此不需要天平，需要通過測量距離求出物體的速度、加速度，因此實(shí)驗(yàn)中缺少刻度尺．
（2）B點(diǎn)的速度為：
${v}_{B}=\frac{{x}_{AC}}{2T}$=$\frac{（3.14-0.78）×{10}^{-2}m}{2×0.02s}$=0.59m/s
則B點(diǎn)的動(dòng)能為：${E}_{k}=\frac{1}{2}{mv}_{B}^{2}$=0.174J．
重物重力勢能的減小量：△E_p=mgh=1×9.8×0.0179J=0.175J．
在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)減少的物體重力勢能等于其增加的動(dòng)能，物體自由下落過程中機(jī)械能守恒．
故答案為：（1）E、F、G； 低壓交流電源（帶開關(guān)）、毫米刻度尺．
（2）0.174，0.175，在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)減少的物體重力勢能等于其增加的動(dòng)能，物體自由下落過程中機(jī)械能守恒．

點(diǎn)評(píng) 解決本題的關(guān)鍵掌握實(shí)驗(yàn)的原理，以及掌握紙帶的處理方法，會(huì)通過紙帶求解瞬時(shí)速度和加速度．