Question

1．某同學使用如圖1所示的裝置來驗證“機械能守恒定律”．
①備有如下器材：A．打點計時器    B．直流電源    C．交流電源   D．紙帶    
E．帶夾子的重物   F．秒表   G．刻度尺   H．導線    I．鐵架臺．
其中該實驗不需要的器材是BF（填字母代號）．
②電火花計時器接在頻率為50Hz的交流電源上，圖2為實驗中打出的一條紙帶，從起始點O開始，將此后連續(xù)打出的7個點依次標為A、B、C、D…，電火花計時器打F點時，重錘下落的速度為1.15 m/s．（保留到小數(shù)點后兩位）

③如果已知重錘的質(zhì)量為m，當?shù)氐闹亓�加速度為g，OF之間的距離用s表示，打下F點時的速度用v表示．則從打O點到打F點的過程中，重錘重力勢能的減少量為mgs，重錘動能的增加量為$\frac{1}{2}$mv²．（用符號表示）

Answer 1

分析 （1）驗證機械能守恒定律，即驗證鉤碼重力勢能的減小量與動能的增加量是否相等，運用打點計時器需使用交流電源．紙帶處理時需刻度尺，從而確定不需要的器材；
（2）中間時刻的速度等于該段時間內(nèi)的平均速度；求EG段的平均速度即可作為F點的速度；
（3）根據(jù)圖2求出下落的高度，由E_P=mgh即可求得重力勢能減小量；根據(jù)動能的表達式可求得動能；

解答 解：（1）要驗證鉤碼動能的增加量與重力勢能的增加量是否相等，即看是否有這樣的關(guān)系mgh=$\frac{1}{2}$mv₂²-$\frac{1}{2}$mv₁²．質(zhì)量可以約去，所以不需要天平，要測量下落的高度和瞬時速度，在紙帶處理時需刻度尺．用打點計時器需要交流電源，因此不需要的器材有：直流電源、秒表、天平，故不需要的器材選BF．
（2）F點的速度等于EG段的平均速度，則有：v_F=$\frac{0.046}{2×0.02}$=1.15m/s；
（2）重力勢能的減小量△E_P=mgs；
動能的增加量△E_k=$\frac{1}{2}$ mv²；
故答案為：①BF
 ②1.15
③mgs；$\frac{1}{2}$ mv²；

點評 本題考查驗證機械能守恒的實驗；正確解答實驗問題的前提是明確實驗原理，從實驗原理出發(fā)進行分析所需實驗器材、實驗步驟、所測數(shù)據(jù)等，會起到事半功倍的效果．