Question

（1）为进行“验证机械能守恒定律”的实验，有下列器材可供选用：铁架台，电火花计时器，纸带，秒表，天平，重锤，刻度尺．其中不必要的器材有：

天平　秒表

；
（2）某次“验证机械能守恒定律”的实验中，用6V、50Hz的打点计时器打出的一条无漏点的纸带，如图所示，O点为重锤下落的起点，选取的计数点为A、B、C、D，各计数点到O点的长度已在图上标出，单位为毫米，重力加速度取10m/s²，若重锤质量为1kg．

①打点计时器打出B点时，重锤的动能E_kB=

0.696

J（结果保留三位有效数字）．
②从开始下落算起，打点计时器打B点时，重锤的重力势能减小量为

0.705

J（保留三位有效数字）．
③根据纸带提供的数据，在误差允许的范围内，重锤从静止开始到打出B点的过程中，得到的结论是

因此在误差范围内，重锤机械能守恒

．

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）根据匀变速直线运动中，时间中点的瞬时速度等于该过程中的平均速度，可以求出B点速度，从而求出重锤在B点的动能；根据重力做功和重力势能的关系可以求出重锤重力势能的减小量，比较动能的增加量和重力势能的减小量，可以判断重锤的机械能是否守恒．

解答：解：（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，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．
故答案为：天平　秒表．
（2）①根据匀变速直线运动中，时间中点的瞬时速度等于该过程中的平均速度，有：
vB=

xAC

4T

=

(125.4-31.4)mm

4×0.02s

≈1.18m/s
动能的增加量△E_K=E_kB-0=

1

2

m

v

2 B

=0.696J
故答案为：0.696．
②根据重力势能的定义式得：
重力势能减小量△E_p=mgh=1.0×10×0.0705 J=0.705  J．
故答案为：0.705．
③通过以上计算可知，动能的增量和重力势能的减小量基本相等，因此在误差范围内，重锤机械能守恒．
故答案为：因此在误差范围内，重锤机械能守恒．

点评：正确解答实验问题的关键是明确实验原理，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．