Question

某同学利用如图1所示的实验装置验证机械能守恒定律．（1）请指出该同学在实验操作中存在的两处明显错误：

某同学利用如图1所示的实验装置验证机械能守恒定律．（1）请指出该同学在实验操作中存在的两处明显错误：①______，②______；（2）实验中应先______，再______；（选填：接通电源开关、释放纸带）（3）实验中需要对比是否相等的两个量是______和______，实验中______测量重物的质量（选填：必须，不需）．（4）正确实验中，质量m=1kg的物体自由下落，得到如图2所示的纸带，相邻计数点间的时间间隔为0.04s．那么从打点计时器打下起点O到打下B点的过程中，物体重力势能的减少量Ep=______J，此过程中物体动能的增加量Ek=______J．由此可得到的结论是______．（g=9.8m/s2，保留三位有效数字）

Answer 1

（1））打点计时器不能使用直流电源，应使用交流电源．重物开始释放时应紧靠打点计时器，否则打不到点或打的点太少．
所以实验操作中存在的两处明显错误：①电磁打点计时器接在了直流电源上，②释放纸带时重物离打点计时器太远
（2）开始记录时，应先给打点计时器通电打点，然后释放纸带让纸带（随物体）开始运动，如果先放开纸带开始运动，再接通打点计时时器的电源，由于重物运动较快，不利于数据的采集和处理，会对实验产生较大的误差；同时先打点再释放纸带，可以使打点稳定，提高纸带利用率，可以使纸带上打满点，所以用电磁打点计时器打点时应先接通电源，后释放纸带．
（3）实验中需要对比是否相等的两个量是重物减少的重力势能和增加的动能，
在“验证机械能守恒定律”实验中，由mgh=

1

2

mv²知gh=

1

2

v²，所以不需用天平称出重物的质量．
（4）重力势能减小量等于△E_p=mgh=1×9.8×0.2325J=2.28  J．
利用匀变速直线运动的推论
v_B=

(0.3250?0.1550)m

2×0.04s

=2.12m/s
E_kB=

1

2

mv_B²=

1

2

×1×（2.12）²=2.26 J
由此可得到的结论是在实验误差允许的范围内机械能是守恒的．
故答案为：（1）电磁打点计时器接在了直流电源上；释放纸带时重物离打点计时器太远；
（2）先接通电源开关，再释放纸带；  
（3）重物减少的重力势能和增加的动能，不需．
（4）2.28；   2.26；  在实验误差允许的范围内机械能是守恒的