Question

利用物體自由落體運動，做《驗證機械能守恒定律》的實驗：
（1）已備好的器材有：打點計時器，固定計時器用的夾子、鐵架臺、紙帶，另外還有下列器材可供選擇：低壓直流電源、導(dǎo)線、復(fù)寫紙片、天平、秒表等，其中不必要的器材是

 

，還缺少的器材是

 

．
（2）若應(yīng)用公式v=gt計算即時速度進行驗證，打點計時器所接交流電的頻率為50赫茲，甲、乙兩條實驗紙帶，如圖所示，應(yīng)選

 

紙帶好．
（3）若通過測量紙帶上某兩點間距離來計算即時速度，進行驗證，設(shè)已測得點2到4間距離為s₁，點0到3間距離為s₂，打點周期為T，為驗證重物開始下落到打點計時器打下點3這段時間內(nèi)機械能守恒、實驗后，s₁、s₂和T應(yīng)滿足的關(guān)系為T=

 

．

Answer 1

分析：1、通過實驗的原理出發(fā)，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(jù)自由落體運動規(guī)律得出打出的第一個點和相鄰的點間的距離進行選擇；
3、紙帶實驗中，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．從而求出動能．根據(jù)功能關(guān)系列出等式求解．

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(zhì)量約掉，因此不需要天平，同時實驗中缺少刻度尺．
即不必要的器材有：低壓直流電源、天平、秒表．
缺少的器材是帶鐵夾的重錘、低壓交流電源、刻度尺．
（2）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(nèi)重物下落的高度：
h=

1

2

gt²=

1

2

gT²=

1

2

×9.8×0.02² m≈2 mm
所以所選的紙帶最初兩點間的距離接近2 mm，故選甲圖
（3）利用勻變速直線運動的推論
打點3時的速度v=

s1

2T

，
重物下落的高度h=s₂，當機械能守恒時，應(yīng)有：

1

2

(

s1

2T

)2=mgs₂，
由此得：T=

s 2 1  8gs2

．
故答案為：（1）低壓直流電源、天平、秒表；帶鐵夾的重錘、低壓交流電源、刻度尺
（2）甲，（3）

s 2 1  8gs2

點評：正確解答實驗問題的前提是明確實驗原理，從實驗原理出發(fā)進行分析所需實驗器材、所測數(shù)據(jù)等，會起到事半功倍的效果．
帶問題的處理時力學實驗中常見的問題．我們可以紙帶法實驗中，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求解．