Question

在“验证机械能守恒定律”的实验中，下列物理量中需要用工具测量的有

C

；通过计算得到的有

D

．
A．重锤的质量
B．重力加速度
C．重锤下落的高度
D．与重锤下落高度对应的重锤瞬时速度
实验中，质量m=1.00kg的重物拖着纸带竖直下落，打点计时器在纸带上打下一系列的点，如图所示，相邻计数点的时间间隔为0.04s，P为纸带运动的起点，从P点到打下B点过程中物体重力势能的减少△Ep=

2.28

J、在此过程中物体动能的增加量△Ep=

2.26

J．由此可得出的结论是

在误差允许范围内，重物下落的机械能守恒．

．（已知当地的重力加速度g=9.80m/s²，答案保留三位有效数字）．

Answer 1

分析：解决实验问题首先要掌握该实验原理，了解实验的仪器、操作步骤和数据处理以及注意事项．
纸带法实验中，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和加速度，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“验证机械能守恒定律”的实验中，直接测量的有：用刻度尺测量重锤下落的高度，重锤的质量可以测量也可以不测量．重力加速度与实验无关．通过计算得到的有与重锤下落高度对应的重锤瞬时速度．
（2）重力势能减小量△E_p=mgh=1.0×9.8×0.2325J=2.28J．
利用匀变速直线运动的推论v

t

2

=

.

v

v_B=

xAC

tAC

=

24cm

4×0.02s

=3m/s

(32.50-15.50)cm

2×0.04s

=

17

8

m/s
E_kB=

1

2

mv_B²=2.26 J
由于重力势能的减少量几乎等于物体动能的增加量
所以在误差允许范围内，重物下落的机械能守恒．
故答案为：C，D，2.28J，2.26J，在误差允许范围内，重物下落的机械能守恒．

点评：纸带问题的处理时力学实验中常见的问题．我们可以纸带法实验中，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和加速度．