Question

（2013?如东县模拟）某同学利用如图甲所示的装置做“验证机械能守恒定律的实验”，在本实验中：

（1）现有器材：打点计时器、学生电源、铁架台（包括铁夹）、纸带、附夹子的重锤、刻度尺、秒表、导线若干，其中此实验不需要使用的器材是

秒表

．
（2）若实验中所用重锤的质量m=0.2kg，打点计时器所用电源的频率为50Hz，正确操作得到的纸带如图乙所示，O点对应重锤开始下落的时刻，另选连续的三个计时点A、B、C作为测量的点，图中的数据分别为计数点A、B、C到起始点O的距离，取重力加速度g=9.8m/s²，则从初始位置O到打下计数点B的过程中，重锤的重力势能的减少量为

0.92

J，打B点时重锤的动能为

0.90

J（结果均取两位有效数字）．

Answer 1

分析：（1）在验证机械能守恒的实验中，验证动能的增加量与重力势能的减小量是否相等，所以要测重锤下降的距离和瞬时速度，测量瞬时速度和下降的距离均需要刻度尺，不需要秒表，重锤的质量可测可不测．
（2）纸带实验中，若纸带匀变速直线运动，测得纸带上的点间距，利用匀变速直线运动的推论，可计算出打出某点时纸带运动的瞬时速度．从而求出动能．根据功能关系得重力势能减小量等于重力做功的数值．

解答：解：（1）在实验中需要刻度尺测量纸带上点与点间的距离从而可知道重锤下降的距离，以及通过纸带上两点的距离，求出平均速度，从而可知瞬时速度．纸带上相邻两计时点的时间间隔已知，所以不需要秒表．重锤的质量可测可不测，所以不需要秒表；
（2）重力势能减小量△E_p=mgh=0.2×9.80×0.4700J=0.92J．
利用匀变速直线运动的推论得：
v_B=

xAC

2T

=

0.5319-0.4119

0.04

=3.0m/s
E_kB=

1

2

mv_B²=

1

2

×0.2×9=0.90J
故答案为：（1）秒表；（2）0.92，0.90

点评：运用运动学公式和动能、重力势能的定义式解决问题是该实验的常规问题，同时要熟练应用基本物理规律解决实验问题．