Question

利用重锤下落验证机械能守恒定律．（1）为进行“验证机械能守恒定律”的实验，有下列器材可供选择：铁架

利用重锤下落验证机械能守恒定律．（1）为进行“验证机械能守恒定律”的实验，有下列器材可供选择：铁架台（也可利用桌边），打点计时器以及复写纸、纸带，低压直流电源，天平，秒表，毫米刻度尺，导线，电键．其中不必要的器材是______、______、______；缺少的器材是______、______．（2）在验证机械能守恒定律的实验中，已知打点计时器所用电源的频率为50Hz，查得当地重力加速度g=9.80m/s2，测出所用重物的质量m=1.00kg，实验中得到一条点迹清晰的纸带，把第一个点记作O，另选连续的4个点A、B、C、D作为测量点，经测量知道A、B、C、D各点到O点的距离分别为62.99cm、70.18cm、77.76cm、85.73cm，根据以上数据，可知重物由O点运动到C点，重力势能的减少量为______J，动能的增加量为______J（取3位有效数字）（3）实验中产生系统误差的原因主要是______．为了减小误差，悬挂在纸带下的重物的质量应选择______．（4）如果以v22为纵轴，以h为横轴，根据实验数据绘出的v22-h图线是______，该线的斜率等于______．

Answer 1

（1）该实验中，要有做自由落体运动的物体重锤；通过打点计时器来记录物体运动时间，不需要秒表，打点计时器需要的是交流电源，因此低压直流电源不需要，缺少低压交流电源，由于验证机械能公式中可以把物体质量约掉，因此不需要天平，同时实验中缺少刻度尺．
故答案为：不必要的器材有：秒表、低压直流电源、天平．
缺少的器材是低压交流电源、重锤．
（2）重力势能减小量为：△E_p=mgh=1.0×9.8×0.7776J=7.62J．
在匀变速直线运动中时间中点的瞬时速度等于该过程中的平均速度，因此有：
v_C=

xBD

2T

=

0.8573?0.7018

2×0.02

≈3.89m/s
△E_k=

1

2

mv

2 C

=

1

2

×1.00×3.892=7.56J
故答案为：7.62，7.56．
（3）产生误差的主要原因是纸带通过打点计时器时的摩擦阻力，使得重锤获得的动能小于它所减少的重力势能．为减小误差，重锤的质量应选大一些的．
（4）利用

v2

2

-h图线处理数据，从理论角度物体自由下落过程中机械能守恒可以得出：
mgh=

1

2

mv²
即

v2

2

=gh
所以斜率等于g，
故答案为：（1）低压直流电源，天平，秒表；交流电源，重锤；　
（2）7.62；7.56；
（3）阻力对重锤和纸带的影响；质量较大的．
（4）过原点的斜直线；重力加速度g．