Question

用落体验证机械能守恒定律的实验
（1）为进行该实验，备有下列器材可供选择
铁架台、打点计时器、复写纸片、纸带、低压直流电源、天平、秒表、导线、开关．其中不必要的器材是

天平、秒表、低压直流电源

．缺少的器材是

重锤、刻度尺、低压交流电源

．
（2）若实验中所用重物的质量m=1㎏，打点时间间隔为0.02s，
打出的纸带如图所示，O、A、B、C、D为相邻的几点，测的OA=0.78cm、OB=1.79cm、OC=3.14cm、OD=4.90cm，查出当地的重力加速度g=9.80m/s²，则重物在B点时的动能E_AB=

0.174

 J．从开始下落到B点的过程中，重物的重力势能减少量是

0.175

J，由此得出的结论是

在实验误差允许的范围内减少的物体重力势能等于其增加的动能，物体自由下落过程中机械能守恒

．

Answer 1

分析：（1）通过实验的原理出发，确定所需测量的物理量，从而确定所需的器材，以及不必要的器材．
（2）根据某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度求出B点的速度，从而得出B点的动能，根据下降的高度求出物体重力势能的减小量，从而判断机械能是否守恒．

解答：解：（1）该实验中，要有做自由落体运动的物体重锤；通过打点计时器来记录物体运动时间，不需要秒表，打点计时器需要的是交流电源，因此低压直流电源不需要，缺少低压交流电源，由于验证机械能公式中可以把物体质量约掉，因此不需要天平，同时实验中缺少刻度尺．
（2）B点的速度vB=

OC-OA

2T

=

(3.14-0.78)×10-2

0.04

m/s=0.59m/s，则B点的动能EkB=

1

2

mvB2=

1

2

×1×0.592=0.174J．
重物重力势能的减小量△E_p=mgh=1×9.8×0.0179J=0.175J．
在实验误差允许的范围内减少的物体重力势能等于其增加的动能，物体自由下落过程中机械能守恒
故答案为：天平、秒表、低压直流电源
重锤、刻度尺、低压交流电源（或交流电源）     0.174    0.175    
 在实验误差允许的范围内减少的物体重力势能等于其增加的动能，物体自由下落过程中机械能守恒．

点评：解决本题的关键掌握实验的原理，以及掌握纸带的处理方法，会通过纸带求解瞬时速度和加速度．