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、直流电源、天平、秒表、导线、开关．其中不必要的器材是

直流电源、天平、秒表

．缺少的器材是

交流电源，刻度尺

．
（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_kB=

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．（结果保留三位有效数）

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．
即不必要的器材是直流电源、天平、秒表，
缺少的器材是交流电源，刻度尺．
（2）匀变速直线运动中，时间中点的瞬时速度等于该过程中的平均速度，因此有：
v_B=

XAC

2T

=

0.2590-0.1113

2×0.04

=0.59m/s 
E_kB=

1

2

mv_B²=0.174J．
重物重力势能的减小量△E_p=mgh=1×9.8×0.0179J=0.175J．
故答案为：（1）平、秒表、低压直流电源；刻度尺、交流电源  
（2）0.174，0.175

点评：要知道重物带动纸带下落过程中能量转化的过程和能量守恒，重物带动纸带下落过程中，除了重力还受到阻力，从能量转化的角度，由于阻力做功，重力势能减小除了转化给了动能还有一部分转化给摩擦产生的内能．