Question

7．用落體法“驗證機械能守恒定律”的實驗中：
①有下列器材可供選擇：鐵架臺、打點計時器以及復(fù)寫紙片、紙帶、重錘、天平、刻度尺、導(dǎo)線、電鍵、其中不必要的器材是天平，缺少的器材是刻度尺．
②所選擇的紙帶第1、2點間的距離應(yīng)接近2mm；若實驗中所用重錘的質(zhì)量m=1kg，打點紙帶的一部分（未含第1點）如圖所示，所標(biāo)數(shù)據(jù)為各點到所打第1點的距離，打點時間間隔為0.02s，則記錄B點時，重錘的速度v_B=0.59m/s，重錘的動能E_k=0.174J，從開始下落起至打B點重錘的重力勢能的減小量是0.173J，由此可得出的實驗結(jié)論是在誤差允許的范圍內(nèi)，重物的機械能守恒．（g取9.8m/s²）

Answer 1

分析 根據(jù)實驗的原理確定所需測量的物理量，從而確定不必要的器材，以及缺少的器材．
根據(jù)某段時間內(nèi)的平均速度等于中間時刻的瞬時速度求出B點的速度，從而得出B點的動能，根據(jù)下降的高度求出重力勢能的減小量．

解答 解：①實驗中驗證動能的增加量和重力勢能的減小量是否相等，質(zhì)量可以約去，不需要天平測量重錘的質(zhì)量，所以天平不必要．
實驗中需要用刻度尺測量點跡間的距離，從而得知下降的高度，以及求出瞬時速度的大小，故缺少刻度尺．
②當(dāng)重物做自由落體運動時，第1、2點間的距離$x=\frac{1}{2}g{t}^{2}=\frac{1}{2}×10×0.0{2}^{2}m=2mm$．
B點的瞬時速度${v}_{B}=\frac{{x}_{AC}}{2T}=\frac{（31.4-7.8）×1{0}^{-3}}{0.04}$m/s=0.59m/s，則重錘的動能${E}_{kB}=\frac{1}{2}m{{v}_{B}}^{2}$=$\frac{1}{2}×1×0.5{9}^{2}$=0.174J，從開始下落起至打B點重錘的重力勢能的減小量$△{E}_{p}=mgh=1×9.8×17.6×1{0}^{-3}$J=0.173J，由此可得出的實驗結(jié)論：在誤差允許的范圍內(nèi)，重物的機械能守恒．
故答案為：①天平，刻度尺，②2mm，0.59，0.174，0.173，在誤差允許的范圍內(nèi)，重物的機械能守恒．

點評 解決本題的關(guān)鍵知道實驗的原理，掌握紙帶的處理方法，會通過紙帶求解瞬時速度，從而得出動能的增加量，會根據(jù)下降的高度求解重力勢能的減小量．