Question

如圖為驗證機械能守恒定律的實驗裝置示意圖．現有的器材為：帶鐵夾的鐵架臺、電磁打點計時器、紙帶、帶鐵夾的重錘、天平等．
①為完成此實驗，除了所給的器材，還需要的器材有

 

A、米尺   B、秒表  C、4～6V的直流電源   D、4～6V的交流電源
②自由落下的重錘質量要大一些，這是為了減少

 

對實驗的影響．
③實驗中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．某班同學利用實驗得到的紙帶，設計了以下四種測量方案．正確的是
a．用刻度尺測出物體下落的高度h，并測出下落時間t，通過v=gt計算出瞬時速度v₀
b．用刻度尺測出物體下落的高度h，并通過v=（2gh）^1/2計算出瞬時速度
c．根據做勻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，并通過計算出高度h
d．用刻度尺測出物體下落的高度h，根據做勻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v₀．

Answer 1

分析：（1）題的關鍵是明確：打點計時器是專門用來通過打點計時的儀器，因此所有使用打點計時器的實驗均不需要秒表，另外打點計時器只能使用交流電源；
（2）只有當受到摩擦阻力較小時，機械能才守恒；
（3）題的關鍵是明確通過驗證減少的重力勢能mgh是否與增加的動能

1

2

mv²相等，來驗證機械能是否守恒，在處理數據時，高度h必須用刻度尺測量，速度v必須根據v

t

2

=

x

t

來求，不能通過運動學公式來算出，否則得不到實驗驗證．

解答：解：（1）除了所給器材，還需要米尺和交流電源，故選：AD．
（2）自由落下的重錘質量要大一些，目的是減小受到的摩擦阻力，從而確保機械能守恒．
（3）A、B、瞬時速度應由紙帶根據v

t

2

=

x

t

求出，因為重物下落過程中受到阻力作用，實際加速度小于當地重力加速度，不能用v=

2gh

來求速度，故AB錯誤；
C、應用米尺量出紙帶下落高度，不能用h=

1

2

gt2求高度，所以C錯誤；
D、下落高度應用米尺測量，根據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，測出瞬時速度，故D正確．
故答案為：①AD；   ②阻力； ③d．

點評：明確各種實驗儀器的使用方法和實驗的實驗原理是解決實驗問題的關鍵，注意實驗過程中盡量減小摩擦阻力的影響，同時掌握瞬時速度通過實驗數據算出，而不是理論推算，下落高度是通過刻度尺來測量而得．