Question

1．用自由落体法验证机械能守恒定律的实验中．
（1）下面哪些测量工具是必需的？C 
A．天平       B．弹簧秤       C．刻度尺       D．秒表
（2）如图是实验中得到的一条纸带．已知打点计时器所用电源的频率为50Hz，当地的重力加速度g=9.80m/s²，所用重物的质量为m，A、B、C、D是连续打出的四个点，它们到0点的距离分别为43.7cm、49.8cm、56.0cm、62.8cm，则重物由O点运动到C点，重力势能的减少量=5.49m，打下C点时速度的大小等于3.25m/s，动能的增加量5.28m （以上各空均取三位有效数字）．

Answer 1

分析 验证机械能守恒定律的原理，重锤下落损失的重力势能等于其增加的动能（在实验误差允许范围内）；计算动能时，需计算速度，要用到打点计时器和刻度尺，打点计时器用交流电源．本实验需要验证的是重力势能的减小量和动能的增加量是否相等，根据下落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瞬时速度的大小，从而求出动能的增加量．

解答 解：（1）A、该实验可不测质量，因为mgh=$\frac{1}{2}$mv²，即只验证gh=$\frac{1}{2}$v²即可，故A错误．
B、该实验不需要测量力的大小，不需要弹簧秤，故B错误；
C、需要刻度尺测量纸带的长度，故C正确．
D、求解速度，要用到打点计时器，不需要秒表，故D错误；
故选：C．
（2）从O点到C点过程中，重力势能的减小量为：△E_P=mgh=m×9.80×0.56=5.49m
根据某段时间内平均速度等于中间时刻的瞬时速度得：
C点的瞬时速度：v_C=$\frac{0.628-0.498}{2×0.02}$=3.25m/s，
则动能增量△E_K=$\frac{1}{2}$m${v}_{C}^{2}$=$\frac{1}{2}×m×$（3.25）²=5.28m
故答案为：（1）C     （2）5.49m；   3.25；  5.28m

点评 考查了验证机械能守恒定律的原理及所需的仪器，用运动学公式和动能、重力势能的定义式解决问题是该实验的常规问题，要知道纸带通过时受到较大的阻力和重锤受到的空气阻力，重力势能有相当一部分转化给摩擦产生的内能．