Question

用自由落體運(yùn)動(dòng)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)：
（1）為進(jìn)行該實(shí)驗(yàn)，備有下列器材可供選擇：鐵架臺、電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、復(fù)寫紙片、紙帶、低壓直流電源、彈簧秤、秒表、導(dǎo)線、開關(guān)．其中不必要的器材是

 

，缺少的器材是

 

．
（2）需要測量物體由靜止開始自由下落到某點(diǎn)時(shí)的瞬時(shí)速度v和下落高度h，某班同學(xué)利用實(shí)驗(yàn)得到的紙帶，設(shè)計(jì)了以下四種測量方案．
A．用刻度尺測出物體下落高度h，并測出下落時(shí)間t，通過v=gt計(jì)算出瞬時(shí)速度v．
B．用刻度尺測出物體下落的高度h，并通過v=

2gh

計(jì)算出瞬時(shí)速度．
C．根據(jù)做勻變速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)紙帶上某點(diǎn)的瞬時(shí)速度，等于這點(diǎn)前后相鄰兩點(diǎn)間的平均速度，測算出瞬時(shí)速度，并通過h=

v2

2g

計(jì)算出高度h．
D．用刻度尺測出物體下落的高度h，根據(jù)做勻變速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)紙帶上某點(diǎn)的瞬時(shí)速度，等于這點(diǎn)前后相鄰兩點(diǎn)間的平均速度，測算出瞬時(shí)速度v．
①以上方案中只有一種最合理，最合理的是

 

．（填入上述相應(yīng)的字母）
②要使該實(shí)驗(yàn)誤差盡量小，下述注意事項(xiàng)正確的是

 

（填入下述相應(yīng)的字母）
A．使重錘的質(zhì)量盡可能大些，但懸掛時(shí)不能拉斷紙帶
B．選用電火花計(jì)時(shí)器比電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器更好，可減小阻力影響
C．測長度時(shí)保持紙帶懸掛狀態(tài)，刻度尺的讀數(shù)更準(zhǔn)確
D．紙帶上留下的點(diǎn)越大越好
E．紙帶長一點(diǎn)更好．

Answer 1

分析：（1）通過實(shí)驗(yàn)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）解決實(shí)驗(yàn)問題首先要掌握該實(shí)驗(yàn)原理，了解實(shí)驗(yàn)的儀器、操作步驟和數(shù)據(jù)處理以及注意事項(xiàng)．
該實(shí)驗(yàn)是驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)．因?yàn)槲覀冎�道自由落體運(yùn)動(dòng)只受重力，機(jī)械能就守恒．如果把重物看成自由落體運(yùn)動(dòng)，再運(yùn)用自由落體的規(guī)律求解速度，那么就不需要驗(yàn)證呢．

解答：解：（1）該實(shí)驗(yàn)中，要有做自由落體運(yùn)動(dòng)的物體重錘；通過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器來記錄物體運(yùn)動(dòng)時(shí)間，不需要秒表，打點(diǎn)計(jì)時(shí)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(yàn)證機(jī)械能公式中可以把物體質(zhì)量約掉，因此不需要天平，同時(shí)實(shí)驗(yàn)中缺少刻度尺．
（2）①該實(shí)驗(yàn)是驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)．因?yàn)槲覀冎�道自由落體運(yùn)動(dòng)只受重力，機(jī)械能就守恒．如果把重物看成自由落體運(yùn)動(dòng)，再運(yùn)用自由落體的規(guī)律求解速度，那么就不需要驗(yàn)證呢．其中ABC三項(xiàng)都是運(yùn)用了自由落體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律求解的，故ABC錯(cuò)誤，D正確．
②要使該實(shí)驗(yàn)誤差盡量小，則需要盡量減小阻力；
A、使重錘的質(zhì)量盡可能大些，但懸掛時(shí)不能拉斷紙帶，從而盡量減小阻力，故A正確；
B、選用電火花計(jì)時(shí)器比電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器更好，可減小阻力影響，故B正確；
C、測長度時(shí)保持紙帶懸掛狀態(tài)，刻度尺的讀數(shù)會(huì)不準(zhǔn)確，增大實(shí)驗(yàn)誤差，故C錯(cuò)誤；
D、紙帶上留下的點(diǎn)越大越不好，說明受到的阻力較大，故D錯(cuò)誤；
E、紙帶長短與減小實(shí)驗(yàn)誤差沒有關(guān)系，故E錯(cuò)誤；
故答案為：（1）不必要的器材有：秒表、低壓直流電源、天平．
缺少的器材是：低壓交流電源、刻度尺與重鍾．
（2）故選：①D；②AB．

點(diǎn)評：我們做驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)、探究實(shí)驗(yàn)過程中，不能用驗(yàn)證的物理規(guī)律和探究的物理結(jié)論去求解問題．
紙帶法實(shí)驗(yàn)中，若紙帶勻變速直線運(yùn)動(dòng)，測得紙帶上的點(diǎn)間距，利用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論，可計(jì)算出打出某點(diǎn)時(shí)紙帶運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度和加速度，從而求出動(dòng)能．