Question

用落體驗證機械能守恒定律的實驗
（1）為進行該實驗，備有下列器材可供選擇鐵架臺、打點計時器、復寫紙片、紙帶、直流電源、天平、秒表、導線、開關．其中不必要的器材是

直流電源、天平、秒表

．缺少的器材是

交流電源，刻度尺

．
（2）若實驗中所用重物的質量m=1㎏，打點時間間隔為0.02s，打出的紙帶如圖所示，O、A、B、C、D為相鄰的幾點，測的OA=0.78cm、OB=1.79cm、OC=3.14cm、OD=4.90cm，查出當地的重力加速度g=9.80m/s²，則重物在B點時的動能E_kB=

0.174

 J．從開始下落到B點的過程中，重物的重力勢能減少量是

0.175

J．（結果保留三位有效數）

Answer 1

分析：（1）通過實驗的原理出發，確定所需測量的物理量，從而確定所需的器材，以及不必要的器材．
（2）根據某段時間內的平均速度等于中間時刻的瞬時速度求出B點的速度，從而得出B點的動能，根據下降的高度求出物體重力勢能的減小量，從而判斷機械能是否守恒．

解答：解：（1）該實驗中，要有做自由落體運動的物體重錘；通過打點計時器來記錄物體運動時間，不需要秒表，打點計時器需要的是交流電源，因此低壓直流電源不需要，缺少低壓交流電源，由于驗證機械能公式中可以把物體質量約掉，因此不需要天平，同時實驗中缺少刻度尺．
即不必要的器材是直流電源、天平、秒表，
缺少的器材是交流電源，刻度尺．
（2）勻變速直線運動中，時間中點的瞬時速度等于該過程中的平均速度，因此有：
v_B=

XAC

2T

=

0.2590-0.1113

2×0.04

=0.59m/s 
E_kB=

1

2

mv_B²=0.174J．
重物重力勢能的減小量△E_p=mgh=1×9.8×0.0179J=0.175J．
故答案為：（1）平、秒表、低壓直流電源；刻度尺、交流電源  
（2）0.174，0.175

點評：要知道重物帶動紙帶下落過程中能量轉化的過程和能量守恒，重物帶動紙帶下落過程中，除了重力還受到阻力，從能量轉化的角度，由于阻力做功，重力勢能減小除了轉化給了動能還有一部分轉化給摩擦產生的內能．