Question

【題目】用自由落體運(yùn)動(dòng)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、低壓直流電源、天平、秒表、導(dǎo)線、開關(guān)。其中不必要的器材是__________________。缺少的器材是____________。

（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，打出的紙帶如下圖所示，O、A、B、C、D為相鄰的幾點(diǎn)，測(cè)的OA=0.18cm、OB=0.76㎝、OC=1.71㎝、OD=3.04㎝，查出當(dāng)?shù)氐闹亓�加速�?/span>g=9.80m/s2，則重物在B點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能EkB=________ J。從開始下落到B點(diǎn)的過(guò)程中，重物的重力勢(shì)能減少量是EPB=_____J，由此得出的結(jié)論是 _______________。(計(jì)算結(jié)果保留三位有效數(shù)字)

（3）根據(jù)紙帶算出相關(guān)各點(diǎn)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(yīng)是圖中的________，就證明機(jī)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(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)減少的物體重力勢(shì)能等于其增加的動(dòng)能，物體自由下落過(guò)程中機(jī)械能守恒 （3）C 重力加速度g

【解析】

（1）因?yàn)槲覀兪潜容^mgh、mv2的大小關(guān)系，故m可約去比較，不需要用天平。通過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器計(jì)算時(shí)間，故不需要秒表。打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)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(yùn)動(dòng)的推論

根據(jù)動(dòng)能的定義式得出：EkB=mvB2=0.0732J
根據(jù)重力勢(shì)能的定義式得出當(dāng)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打在B點(diǎn)時(shí)，重錘的重力勢(shì)能的減少量為△EP=mgh=1.0×9.8×0.0076 J=0.0745 J
在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)減少的物體重力勢(shì)能等于其增加的動(dòng)能，物體自由下落過(guò)程中機(jī)械能守恒；
（3）利用-h圖線處理數(shù)據(jù)，物體自由下落過(guò)程中機(jī)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(yīng)是圖中的C。那么-h圖線的斜率就等于重力加速度g。