Question

（1）《驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律》，現(xiàn)有器材是：打點(diǎn)計(jì)時(shí)器；低壓電源；紙帶；帶夾子的重物；刻度尺；天平；導(dǎo)線；鐵架臺(tái)．其中該實(shí)驗(yàn)不需要的器材是

天平

．
（2）實(shí)驗(yàn)中，要從幾條打上點(diǎn)的紙帶中挑選第一、二兩點(diǎn)間的距離接近

2

mm并且點(diǎn)跡清晰的紙帶進(jìn)行測(cè)量．
（3）如圖為實(shí)驗(yàn)中紙帶上記錄的點(diǎn)，已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電源的頻率為50Hz，查得當(dāng)?shù)氐闹亓�加速度為g=9.80m/s²，重錘的質(zhì)量為0.30kg，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可知重物由O運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)重力勢(shì)能減少

1.36

J，動(dòng)能增加

1.33

J（取三位有效數(shù)字）．

（4）從計(jì)算結(jié)果可以看出，重物增加的動(dòng)能

小于

（填大于、等于或小于）它減少的重力勢(shì)能，其主要原因是

由于重物和紙帶下落過(guò)程中要克服阻力做功

．

Answer 1

分析：根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理可知，該實(shí)驗(yàn)不需要測(cè)量物體質(zhì)量，因此不需要天平．
紙帶法實(shí)驗(yàn)中，若紙帶勻變速直線運(yùn)動(dòng)，測(cè)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．根據(jù)功能關(guān)系得重力勢(shì)能減小量等于重力做功的數(shù)值．

解答：解：（1）根據(jù)重物下落過(guò)程中機(jī)械能守恒的表達(dá)式可知，物體的質(zhì)量可以約掉，因此本實(shí)驗(yàn)中不需要天平，
（2）用公式

1

2

mv²=mgh時(shí)，對(duì)紙帶上起點(diǎn)的要求是重錘是從初速度為零開(kāi)始，
打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)頻率為50 Hz，打點(diǎn)周期為0.02 s，重物開(kāi)始下落后，在第一個(gè)打點(diǎn)周期內(nèi)重物下落的高度所以所選的紙帶最初兩點(diǎn)間的距離接近2mm，h=

1

2

gT²=×9.8×0.02² m≈2 mm．
（3）從開(kāi)始下落至B點(diǎn)，重錘的重力勢(shì)能減少量△E_p=mgh=0.3×9.8×0.4610J=1.36J．
利用勻變速直線運(yùn)動(dòng)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(dòng)能E_KB=

1

2

mv_B²=

1

2

×0.3×2.9752J=1.33J
（4）計(jì)算結(jié)果可以看出，重物增加的動(dòng)能小于它減少的重力勢(shì)能，主要原因是：重物和紙帶下落過(guò)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(guò)程中要克服阻力做功．

點(diǎn)評(píng)：運(yùn)用運(yùn)動(dòng)學(xué)公式和動(dòng)能、重力勢(shì)能的定義式解決問(wèn)題是該實(shí)驗(yàn)的常規(guī)問(wèn)題．
要注意單位的換算，并知道減小的重力勢(shì)能大于增加的動(dòng)能的原因．
書(shū)本上的實(shí)驗(yàn)，我們要從實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)儀器、實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)這幾點(diǎn)去搞清楚．