Question

1．“验证机械能守恒定律”的实验装置如图甲所示，采用重物自由下落的方法：
（1）实验中，下面哪种测量工具是必需的C．
A．天平   B．直流电源   C．刻度尺  D．秒表
（2）在实验得到的一条点迹清晰纸带上，他选择了四个点O、A、B、C，并测量出三个距离h、h₁、h₂，如图乙所示．若重锤的质量为m，相邻点的时间间隔为T，则打B点时重锤的动能E_kB=$\frac{m（{h}_{1}+{h}_{2}）^{2}}{8{T}^{2}}$．
（3）该同学通过比较mgh与E_kB是否相等来验机械能守恒定律，请指出他的错误之处：没有计算起点的动能．

Answer 1

分析 （1）依据实验原理，结合实验操作，即可判定；
（2）根据重力做功求出重力势能的减小量，以及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，从而求出重锤动能的增加量；
（3）依据减小的重力势能转化为增加的动能，即可求解．

解答 解：（1）打点计时器应接交流电源；
根据减小的重力势能转化为增加的动能，即有：mgh=$\frac{1}{2}m{v}^{2}-\frac{1}{2}m{v}_{0}^{2}$，因此不需要测出重物的质量，
同时打点计时器的作用，不仅仅是打点，而且能计时，
所以实验中，刻度尺是必需的，故C正确，ABD错误；
（2）利用匀变速直线运动的推论得：
v_B=$\frac{{h}_{1}+{h}_{2}}{2T}$，
打B点时重锤的动能E_kB=$\frac{1}{2}$m${v}_{B}^{2}$=$\frac{m（{h}_{1}+{h}_{2}）^{2}}{8{T}^{2}}$；
（3）重力势能减小量△E_p=mgh
O点不是打出来的第一个点，速度不为零，动能不为零，
所以验证机械能守恒定律的表达式为：mgh=E_kB-E_k0．
故答案为：（1）C；（2）$\frac{m（{h}_{1}+{h}_{2}）^{2}}{8{T}^{2}}$；（3）没有计算起点的动能．

点评 解决该题关键要掌握实验的操作过程和实验的注意事项，及理解验证机械能守恒定律的实验原理，掌握纸带的处理方法，会通过纸带求解加速度和瞬时速度．