Question

在利用重物自由下落“验证机械能守恒定律”的实验中①备有如下器材：A．打点计时器；B．直流电源；C．交

在利用重物自由下落“验证机械能守恒定律”的实验中①备有如下器材：A．打点计时器；B．直流电源；C．交流电源；D．纸带；E．带夹子的重物；F．秒表；G．刻度尺；H．导线；I．铁架台．其中该实验不需要的器材是______（填字母代号）．②实验完毕后选出一条纸带如图1所示，其中O点为电磁打点计时器打下的第一个点，A、B、C为三个计数点，打点计时器通以50Hz的交流电．用刻度尺测得OA=12.41cm，OB=18.60cm，OC=27.21cm，在计数点A和B、B和C之间还各有一个点，重物为1.00kg，取g=9.80m/s2．甲同学根据以上数据算出：当打点计时器打到B点时重物的重力势能比开始下落时减少了______J；此时重物的动能比开始下落时增加了______J．（结果均保留三位有效数字）．实验中产生系统误差的原因是______．③乙同学利用他自己实验时打出的纸带，测量出了各计数点到打点计时器打下的第一个点的距离h，算出了各计数点对应的速度υ，以h为横轴，以12v2为纵轴画出了如图2的图线．图线未过原点O的原因是______．

Answer 1

（1）要验证钩码动能的增加量与重力势能的增加量是否相等，即看是否有这样的关系mgh=

1

2

mv₂²-

1

2

mv₁²．质量可以约去，所以不需要天平，要测量下落的高度和瞬时速度，在纸带处理时需刻度尺．用打点计时器需要交流电源，因此不需要的器材有：直流电源、秒表、天平，故不需要的器材选BF．
（2）打到B点时重物的重力势能比开始下落时减少了：
△E_P=mgh_B=1.00×9.8×0.1860J≈1.82J；
计数点间的时间间隔t=0.02×2=0.04s，打下B点时的速度：
v_B=

xAC

2T

=

0.2721?0.1241

0.04

m/s=1.85m/s
重物的动能比开始下落时增加了：
Ek＝

1

2

mvB＝

1

2

×1×1.852J=1.71J
由于重物在下落过程中纸带通过打点计时器受摩擦阻力、重物受到空气阻力等阻力作用，物体的机械能有损失，使物体动能的增加量小于物体重力势能的减少量．
（3）从图象中可以看出，当物体下落的高度为0时，物体的速度不为0，说明了操作中先释放重物，再接通（打点计时器）电源．
故答案为：（1）BF  （2）1.82J；1.71J；由于重物在下落过程中纸带通过打点计时器受摩擦阻力、重物受到空气阻力等阻力作用；（3）操作中先释放重物，再接通（打点计时器）电源．