Question

8．用自由落體運動驗證機(jī)械能守恒定律的實驗：
（1）為進(jìn)行該實驗，備有下列器材可供選擇鐵架臺、打點計時器、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天平、秒表、低壓直流電源．缺少的器材是重錘、直尺、低壓交流電源（或交流電源）．
（2）若實驗中所用重物的質(zhì)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=0.76cm、OC=1.71cm、OD=3.04cm，查出當(dāng)?shù)氐闹亓�加速度g=9.80m/s²，則重物在B點時的動能E_kB=0.0732 J．從開始下落到B點的過程中，重物的重力勢能減少量是0.0745J，由此得出的結(jié)論是在實驗誤差允許的范圍內(nèi)減少的物體重力勢能等于其增加的動能，物體自由下落過程中機(jī)械能守恒．（計算結(jié)果保留三位有效數(shù)字）

Answer 1

分析 我們要知道實驗的原理，了解實驗所需要的儀器．
利用勻變速直線運動的推論，可計算出打出某點時紙帶運動的瞬時速度，從而求出動能．根據(jù)功能關(guān)系得重力勢能減小量等于重力做功的數(shù)值．

解答 解：（1）因為我們是比較mgh、$\frac{1}{2}$mv²的大小關(guān)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(yīng)該與交流電源連接．
缺少低壓交流電源、重錘、直尺．
（2）利用勻變速直線運動的推論有：
v_B=$\frac{{x}_{Ac}}{{t}_{AC}}$=$\frac{（0.0171-0.0018）m}{2×0.02s}$=0.3825m/s
根據(jù)動能的定義式得出：
E_kB=$\frac{1}{2}$mv_B²=0.0732J
根據(jù)重力勢能的定義式得出：
當(dāng)打點計時器打在B點時，重錘的重力勢能的減少量為△E_P=mgh=1.0×9.8×0.0076 J=0.0745 J
在實驗誤差允許的范圍內(nèi)減少的物體重力勢能等于其增加的動能，物體自由下落過程中機(jī)械能守恒．
故答案為：（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(nèi)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(jī)械能守恒

點評 利用圖象問題結(jié)合數(shù)學(xué)知識處理物理數(shù)據(jù)是實驗研究常用的方法．我們更多的研究直線圖形，找出其直線的斜率和截距．