Question

（1）為進(jìn)行“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)，有下列器材可供選用：鐵架臺(tái)，電火花計(jì)時(shí)器，紙帶，秒表，天平，重錘，刻度尺．其中不必要的器材有：

天平　秒表

；
（2）某次“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中，用6V、50Hz的打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的一條無漏點(diǎn)的紙帶，如圖所示，O點(diǎn)為重錘下落的起點(diǎn)，選取的計(jì)數(shù)點(diǎn)為A、B、C、D，各計(jì)數(shù)點(diǎn)到O點(diǎn)的長度已在圖上標(biāo)出，單位為毫米，重力加速度取10m/s²，若重錘質(zhì)量為1kg．

①打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出B點(diǎn)時(shí)，重錘的動(dòng)能E_kB=

0.696

J（結(jié)果保留三位有效數(shù)字）．
②從開始下落算起，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打B點(diǎn)時(shí)，重錘的重力勢(shì)能減小量為

0.705

J（保留三位有效數(shù)字）．
③根據(jù)紙帶提供的數(shù)據(jù)，在誤差允許的范圍內(nèi)，重錘從靜止開始到打出B點(diǎn)的過程中，得到的結(jié)論是

因此在誤差范圍內(nèi)，重錘機(jī)械能守恒

．

Answer 1

分析：（1）在驗(yàn)證機(jī)械能守恒的實(shí)驗(yàn)中，驗(yàn)證動(dòng)能的增加量與重力勢(shì)能的減小量是否相等，所以要測(cè)重錘下降的距離和瞬時(shí)速度，測(cè)量瞬時(shí)速度和下降的距離均需要刻度尺，不需要秒表，重錘的質(zhì)量可測(cè)可不測(cè)．
（2）根據(jù)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，可以求出B點(diǎn)速度，從而求出重錘在B點(diǎn)的動(dòng)能；根據(jù)重力做功和重力勢(shì)能的關(guān)系可以求出重錘重力勢(shì)能的減小量，比較動(dòng)能的增加量和重力勢(shì)能的減小量，可以判斷重錘的機(jī)械能是否守恒．

解答：解：（1）在驗(yàn)證機(jī)械能守恒的實(shí)驗(yàn)中，驗(yàn)證動(dòng)能的增加量與重力勢(shì)能的減小量是否相等，所以要測(cè)重錘下降的距離和瞬時(shí)速度，測(cè)量瞬時(shí)速度和下降的距離均需要刻度尺，不需要秒表，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．
故答案為：天平　秒表．
（2）①根據(jù)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，有：
vB=

xAC

4T

=

(125.4-31.4)mm

4×0.02s

≈1.18m/s
動(dòng)能的增加量△E_K=E_kB-0=

1

2

m

v

2 B

=0.696J
故答案為：0.696．
②根據(jù)重力勢(shì)能的定義式得：
重力勢(shì)能減小量△E_p=mgh=1.0×10×0.0705 J=0.705  J．
故答案為：0.705．
③通過以上計(jì)算可知，動(dòng)能的增量和重力勢(shì)能的減小量基本相等，因此在誤差范圍內(nèi)，重錘機(jī)械能守恒．
故答案為：因此在誤差范圍內(nèi)，重錘機(jī)械能守恒．

點(diǎn)評(píng)：正確解答實(shí)驗(yàn)問題的關(guān)鍵是明確實(shí)驗(yàn)原理，運(yùn)用運(yùn)動(dòng)學(xué)公式和動(dòng)能、重力勢(shì)能的定義式解決問題是該實(shí)驗(yàn)的常規(guī)問題．