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精英家教网利用自由落体运动做验证机械能守恒定律的实验时:
(1)有下列器材可供选择:
①铁架台 ②打点计时器 ③复写纸 ④纸带 ⑤低压直流电源 ⑥天平 ⑦秒表 ⑧导线.
其中实验中不必要的器材是
 
(填序号);缺少的器材是
 
.
(2)若已知打点计时器的电源频率为50Hz,当地的重力加速度g=9.80m/s2,重物质量为mkg.实验中得到一条点迹清晰的纸带如图所示,其中0为第一个点,A、B、C为另外3个连续点,根据图中的数据,可知重物由0点运动到B点,重力势能少量△Ep=
 
J;动能增加量△Ek=
 
J.
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,如实验中不需要测量质量,需要刻度尺测量计数点之间的距离等.
(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)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)重力势能减小量:△Ep=mgh=m×9.8×0.7776J=7.62m.
根据匀变速直线运动特点可知,B点的瞬时速度等于AC之间的平均速度,因此有:
vB=
xAC
2T
=
(85.76-70.18)×10-2m
2×0.02s
=3.895m/s

△Ek=
1
2
m
v
2
B
=
1
2
×m×(3.895)2J=7.59J

故答案为:(1)⑤⑥⑦,重锤、低压交流电源、刻度尺;(2)7.62m,7.59.
点评:纸带问题的处理是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,计算过程中要注意单位的换算.
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