Question

20．用落体法验证机械能守恒定律中：
（1）从下列器材中选出实验所必须的，其编号为ABD．
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）计算时对所选用的纸带要求是第1、2点间距离接近2mm，且点迹清晰．
（3）如果以$\frac{{v}^{2}}{2}$为纵轴，以h为横轴，根据实验数据绘出的$\frac{{v}^{2}}{2}$-h图线是过原点的斜直线，该线的斜率等于重力加速度g．

Answer 1

分析 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．
重物带动纸带下落过程中，除了重力还受到较大的阻力，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．
运用物理规律和数学表达式结合起来求解重力加速度．

解答 解：（1）根据实验原理可知，本实验中A、打点计时器（含纸带）必须的，为了得到自由落体运动，需要用到重锤；C．天平；因为我们是比较mgh、mv²的大小关系，故m可约去比较，不需要用天平．为了测量长度，需要用到毫米刻度尺，秒表．不需要，打点计时器本身可以计算时间．故ABD正确，
故选ABD
（2）根据自由落体规律可知，前两2点间的距离h=$\frac{1}{2}$gt²=$\frac{1}{2}$×10×0.02²=2×10^-3m=2cm；因此应选择前两点接近2mm的纸带；并且要求打出的纸带应点迹清晰；
（3）根据机械能守恒定律可知，mgh=$\frac{1}{2}$mv²那么$\frac{1}{2}$v²-h图线的斜率就等于重力加速度g．
故答案为：（1）ABD  
（2）2
（3）重力加速度g．

点评 本题考查验证机械能守恒定律的应用，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．明确利用图象问题结合数学知识处理物理数据是实验研究常用的方法．清楚实验的目的，然后根据目的列出要研究的表达式．