Question

（1）《驗證機械能守恒定律》，現有器材是：打點計時器；低壓電源；紙帶；帶夾子的重物；刻度尺；天平；導線；鐵架臺．其中該實驗不需要的器材是

天平

．
（2）實驗中，要從幾條打上點的紙帶中挑選第一、二兩點間的距離接近

2

mm并且點跡清晰的紙帶進行測量．
（3）如圖為實驗中紙帶上記錄的點，已知打點計時器所用電源的頻率為50Hz，查得當地的重力加速度為g=9.80m/s²，重錘的質量為0.30kg，根據實驗數據，可知重物由O運動到B點重力勢能減少

1.36

J，動能增加

1.33

J（取三位有效數字）．

（4）從計算結果可以看出，重物增加的動能

小于

（填大于、等于或小于）它減少的重力勢能，其主要原因是

由于重物和紙帶下落過程中要克服阻力做功

．

Answer 1

分析：根據實驗原理可知，該實驗不需要測量物體質量，因此不需要天平．
紙帶法實驗中，若紙帶勻變速直線運動，測得紙帶上的點間距，利用勻變速直線運動的推論，可計算出打出某點時紙帶運動的瞬時速度和加速度，從而求出動能．根據功能關系得重力勢能減小量等于重力做功的數值．

解答：解：（1）根據重物下落過程中機械能守恒的表達式可知，物體的質量可以約掉，因此本實驗中不需要天平，
（2）用公式

1

2

mv²=mgh時，對紙帶上起點的要求是重錘是從初速度為零開始，
打點計時器的打點頻率為50 Hz，打點周期為0.02 s，重物開始下落后，在第一個打點周期內重物下落的高度所以所選的紙帶最初兩點間的距離接近2mm，h=

1

2

gT²=×9.8×0.02² m≈2 mm．
（3）從開始下落至B點，重錘的重力勢能減少量△E_p=mgh=0.3×9.8×0.4610J=1.36J．
利用勻變速直線運動的推論：
v_B=

xAC

tAC

=

xOC-xOA

2×0.02

=

0.522-0.403

0.04

m/s=2.975m/s，
重錘的動能E_KB=

1

2

mv_B²=

1

2

×0.3×2.9752J=1.33J
（4）計算結果可以看出，重物增加的動能小于它減少的重力勢能，主要原因是：重物和紙帶下落過程中要克服阻力做功．
故答案為：（1）天平；（2）2；（3）1.36；1.33；（4）小于；由于重物和紙帶下落過程中要克服阻力做功．

點評：運用運動學公式和動能、重力勢能的定義式解決問題是該實驗的常規問題．
要注意單位的換算，并知道減小的重力勢能大于增加的動能的原因．
書本上的實驗，我們要從實驗原理、實驗儀器、實驗步驟、實驗數據處理、實驗注意事項這幾點去搞清楚．