Question

在利用重錘下落驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中：
（1）有下列器材可供選用：重錘，鐵架臺(tái)，天平，秒表，電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，復(fù)寫紙，紙帶，低壓直流電源．其中不必要的器材有

天平、秒表、低壓直流電源

；缺少的器材是

刻度尺、低壓交流電源

．
（2）實(shí)驗(yàn)中用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶如圖，其中，A為打下的第1個(gè)點(diǎn)，C、D、E、F為距A較遠(yuǎn)的連續(xù)選取的四個(gè)點(diǎn)（其他點(diǎn)未標(biāo)出）．用刻度尺量出C、D、E、F到A的距離分別為s₁=20.06cm，s₂=24.20cm，s₃=28.66cm，s₄=33.60cm．重錘的質(zhì)量為m=1.00kg；打點(diǎn)周期為T=0.02s；實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)的重力加速度為g=9.80m/s2．為了驗(yàn)證打下A點(diǎn)到打下D點(diǎn)過(guò)程中重錘的機(jī)械能守恒，應(yīng)計(jì)算出：打下D點(diǎn)時(shí)重錘的速度v=

s3-s1

2T

（用題予字符表達(dá)）=

2.15

m/s，重錘重力勢(shì)能的減少量△Ep=

mgs₂

（用題予字符表達(dá)）=

2.37

J，重錘動(dòng)能的增加量△E_p=

m(s3-s1)2

8T2

（用題予字符表達(dá)）=

2.31

J．（小數(shù)點(diǎn)后保留2位有效數(shù)字）

Answer 1

分析：（1）明確了實(shí)驗(yàn)原理，確定實(shí)驗(yàn)需要測(cè)量的物理量，則可進(jìn)一步知道實(shí)驗(yàn)所需要的器材．
（2）根據(jù)重力勢(shì)能變化量△E_P=mgh，確定高度h求解．由勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論求出D點(diǎn)速度，再求動(dòng)能的增加量為△E_k．

解答：解：（1）該實(shí)驗(yàn)中，要有做自由落體運(yùn)動(dòng)的物體重錘；通過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器來(lái)記錄物體運(yùn)動(dòng)時(shí)間，不需要秒表，
打點(diǎn)計(jì)時(shí)器需要的是低壓交流電源，因此低壓直流電源不需要，缺少低壓交流電源，
由于驗(yàn)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(shí)實(shí)驗(yàn)中缺少刻度尺．
即不必要的器材有：天平、秒表、低壓直流電源，
缺少的器材是：刻度尺、低壓交流電源
（2）由勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論得
v_D=

s3-s1

2T

=

0.2866-0.2006

2×0.02

=2.15m/s
從起點(diǎn)O到打下點(diǎn)D的過(guò)程中，重力勢(shì)能的減少量△E_P=mgh=mgs₂=2.37J
重錘動(dòng)能的增加量△E_k=

1

2

m

v

2 D

-0=

m(s3-s1)2

8T2

=2.31J
故答案為：（1）天平、秒表、低壓直流電源；    刻度尺、低壓交流電源
（2）

s3-s1

2T

，2.15，mgs₂，2.37，

m(s3-s1)2

8T2

； 2.31

點(diǎn)評(píng)：正確解答實(shí)驗(yàn)問(wèn)題的前提是明確實(shí)驗(yàn)原理，從實(shí)驗(yàn)原理出發(fā)進(jìn)行分析所需實(shí)驗(yàn)器材、所測(cè)數(shù)據(jù)、誤差分析等，會(huì)起到事半功倍的效果．