Question

用自由落体法验证机械能守恒定律．
（1）从下列器材中选出实验所必需的，其序号为

 

A．打点计时器（包括纸带）；  B．重锤；C．天平；D．毫米刻度尺；   E．秒表； F．运动小车
（2）开始打点计时的时候，应先

 

，然后

 

．
（3）计算时对所选取的纸带要求是

 

（4）实验中产生系统误差的原因主要是

 

，使得重锤获得的动能往往

 

（填“＞”、“＜”或“=”）重锤重力势能的减少量．为减小误差，悬挂在纸带下的重锤应选择质量

 

，体积小的物体．

Answer 1

分析：首先明确实验原理，确定实验需要测量的物理量，则可进一步知道实验所需要的器材．
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，熟练掌握打点计时器的应用．
为了减小测量的误差，纸带选择第1、2两个点接近2mm的．
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．摩擦阻力做功会使得重物和纸带的机械能转化给内能．

解答：解：（1）在该实验中，通过打点计时器来记录物体运动时间，不需要秒表，
由于验证机械能公式中可以把重锤质量约掉，因此不需要天平，也不需要弹簧秤．
同时实验中需要测量纸带上两点间的距离，所以需要刻度尺．故ABD正确，CEF错误；
（2）应先接通电源，然后释放重物，否则纸带开始阶段是空白，可能所采集的数据不够，而且浪费纸带；
（3）因为初速度为零，加速度为g的匀加速直线运动，在0.02s内的位移为2mm，所以选用点迹清晰，第一、二两点间的距离接近2mm的纸带来处理数据．
（4）产生误差的主要原因是纸带通过打点计时器时的摩擦阻力，使得重锤获得的动能小于它所减少的重力势能．为减小误差，重锤的质量应选大一些的．
故答案为：（1）ABD
（2）接通电源、释放重锤
（3）点迹清晰，第1、2两点距离接近2mm
（4）空气阻力和纸带所受摩擦力，＜，大．

点评：正确解答实验问题的前提是明确实验原理，从实验原理出发进行分析所需实验器材、所测数据等，会起到事半功倍的效果．
对于实验的具体操作，不光要靠记忆理解，要亲自动手实验，切实去体会．
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．