Question

7．在“验证机械能守恒定律”的实验中如（图1），已知打点计时器每隔T=0.02s打一个点，当地的重力加速度为g=9.80m/s²．

（1）在实验器材选择上，除了打点计时器、纸带、复写纸、铁架台、纸带夹和重物外，还需要选择下列哪些器材？BE（填字母代号）．
A．直流电源　　　 B．交流电源       C．弹簧秤
D．天平及砝码     E．毫米刻度尺     F．秒表
（2）若实验中选用的重物质量为1.00kg，重物在计数点O、B对应的运动过程中，重力势能的减少量△E_p=1.88 J，动能的增加量△E_k=1.86J．（计算结果保留三位有效数字）．

Answer 1

分析 根据实验的原理确定所需测量的物理量，从而确定所需的器材．
根据下降的高度求出重力势能的减小量，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，从而得出动能的增加量．

解答 解：（1）打点计时器需要交流电源，打点计时器可以直接记录时间，不需要秒表，实验中重锤的质量不需要测量，所以不需要天平、弹簧秤．实验中需要用刻度尺测量点迹间的距离，从而求解瞬时速度以及下降的高度．故选BE．
（2）重物在计数点O、B对应的运动过程中，重力势能的减少量为：△E_p=mgh=1×9.8×0.192J≈1.88J，
B点的瞬时速度为：${v}_{B}=\frac{{x}_{AC}}{2T}=\frac{0.2323-0.155}{0.04}m/s$=1.93m/s，
则动能的增加量为：$△{E}_{k}=\frac{1}{2}m{{v}_{B}}^{2}=\frac{1}{2}×1×1.9{3}^{2}$≈1.86J．
故答案为：（1）BE，（2）1.88，1.86．

点评 解决本题的关键掌握纸带的处理方法，会通过纸带求解瞬时速度，从而得出动能的增加量，会根据下降的高度求出重力势能的减小量．