Question

16．小華在實驗室中用打點計時器驗證機械能守恒定律，其實驗裝置如圖1所示．

（1）為了完成實驗，下列器材中必備的是AB
A．交流電源         B．刻度尺          C．秒表             D．天平
（2）選擇好器材后，小華同學通過正確的操作得到了一條實驗紙帶，如圖2所示，圖中O點是打出的第1個點，計數(shù)點A、B、C、D之間分別還有一個點．各計數(shù)點與O點之間的距離已測出．已知打點計時器的打點周期為T=0.02s，則打點計時器打下C點時重錘的速度v_C=3.1m/s．（計算結(jié)果保留2位有效數(shù)字）
（3）小華通過紙帶得到OC的距離h及C點的速度v_C，當兩者間的關系式滿足$\frac{1}{2}$v_C²=gh時，說明下落過程中重錘的機械能守恒（已知重力加速度為g）．

Answer 1

分析 根據(jù)實驗需要測量的物理量確定所需的器材．根據(jù)勻變速直線運動中，時間中點的瞬時速度等于該過程中的平均速度，可以得出C點的瞬時速度大小，根據(jù)功能關系可得出正確表達式．

解答 解：（1）在驗證機械能守恒定律的實驗中，需驗證動能的增加量和重力勢能的減小量是否相等，因為動能和重力勢能都含有質(zhì)量，所以物體的質(zhì)量可以不測，不需要天平，打點計時器可以測量時間，不需要秒表，在實驗中需要測量速度和下落的距離，所以需要刻度尺；
故選：AB．
（2）根據(jù)勻變速直線運動中，時間中點的瞬時速度等于該過程中的平均速度，得出C點的瞬時速度大小分別為：
v_C=$\frac{0.630-0.3815}{2×0.04}$=3.1m/s
（3）要驗證物體從開始到C的過程中機械能是否守恒，則需滿足$\frac{1}{2}$mv_C²=mgh，即$\frac{1}{2}$v_C²=gh，說明下落過程中重錘的機械能守恒．
故答案為：（1）AB；（2）3.1；（3）$\frac{1}{2}$v_C²=gh

點評 正確利用所學物理規(guī)律解決實驗問題，熟練應用物理基本規(guī)律，因此這點在平時訓練中要重點加強．