Question

用自由落體運動驗證機(jī)械能守恒定律的實驗：
（1）為進(jìn)行該實驗，備有下列器材可供選擇：鐵架臺、電磁打點計時器、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時的瞬時速度v和下落高度h，某班同學(xué)利用實驗得到的紙帶，設(shè)計了以下四種測量方案．
A．用刻度尺測出物體下落高度h，并測出下落時間t，通過v=gt計算出瞬時速度v．
B．用刻度尺測出物體下落的高度h，并通過v=

2gh

計算出瞬時速度．
C．根據(jù)做勻變速直線運動時紙帶上某點的瞬時速度，等于這點前后相鄰兩點間的平均速度，測算出瞬時速度，并通過h=

v2

2g

計算出高度h．
D．用刻度尺測出物體下落的高度h，根據(jù)做勻變速直線運動時紙帶上某點的瞬時速度，等于這點前后相鄰兩點間的平均速度，測算出瞬時速度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要使該實驗誤差盡量小，下述注意事項正確的是

 

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

Answer 1

分析：（1）通過實驗的原理出發(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）解決實驗問題首先要掌握該實驗原理，了解實驗的儀器、操作步驟和數(shù)據(jù)處理以及注意事項．
該實驗是驗證機(jī)械能守恒定律的實驗．因為我們知道自由落體運動只受重力，機(jī)械能就守恒．如果把重物看成自由落體運動，再運用自由落體的規(guī)律求解速度，那么就不需要驗證呢．

解答：解：（1）該實驗中，要有做自由落體運動的物體重錘；通過打點計時器來記錄物體運動時間，不需要秒表，打點計時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，同時實驗中缺少刻度尺．
（2）①該實驗是驗證機(jī)械能守恒定律的實驗．因為我們知道自由落體運動只受重力，機(jī)械能就守恒．如果把重物看成自由落體運動，再運用自由落體的規(guī)律求解速度，那么就不需要驗證呢．其中ABC三項都是運用了自由落體的運動規(guī)律求解的，故ABC錯誤，D正確．
②要使該實驗誤差盡量小，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、選用電火花計時器比電磁打點計時器更好，可減小阻力影響，故B正確；
C、測長度時保持紙帶懸掛狀態(tài)，刻度尺的讀數(shù)會不準(zhǔn)確，增大實驗誤差，故C錯誤；
D、紙帶上留下的點越大越不好，說明受到的阻力較大，故D錯誤；
E、紙帶長短與減小實驗誤差沒有關(guān)系，故E錯誤；
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．

點評：我們做驗證實驗、探究實驗過程中，不能用驗證的物理規(guī)律和探究的物理結(jié)論去求解問題．
紙帶法實驗中，若紙帶勻變速直線運動，測得紙帶上的點間距，利用勻變速直線運動的推論，可計算出打出某點時紙帶運動的瞬時速度和加速度，從而求出動能．