Question

用自由落體法驗證機械能守恒定律的實驗中：
(1)運用公式對實驗條件的要求是________，為此，所選擇的紙帶第1、2兩點間的距離應接近________．
(2)若實驗中所用重物的質量.打點紙帶如圖所示，打點時間間隔為0.02 s，則記錄B點時，重物速度v_B＝________，重物動能E_k＝________，從開始下落起至B點時重物的重力勢能減少量是________，由此可得出的結論是_______________________．(g取9.8 m/s²)

(3)根據紙帶算出相關各點的速度v，量出下落距離h，則以為縱軸、以h為橫軸畫出的圖象應是如圖中的________．

Answer 1

(1)打第一個點時重物的初速度為零　2 mm   (2)0.59 m/s　0.17 J　0.17 J　機械能守恒　(3)C  

分析：書本上的實驗，我們要從實驗原理、實驗儀器、實驗步驟、實驗數據處理、實驗注意事項這幾點去搞清楚．
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．根據功能關系得重力勢能減小量等于重力做功的數值．
解答：解：（1）用公式mv²=mgh時，對紙帶上起點的要求是重錘是從初速度為零開始，
打點計時器的打點頻率為50 Hz，打點周期為0.02 s，重物開始下落后，在第一個打點周期內重物下落的高度所以所選的紙帶最初兩點間的距離接近2mm，h=gT²=×9.8×0.02² m≈2 mm．
（2）利用勻變速直線運動的推論，v_B==0.59m/s，重錘的動能E_KB=mv_B²=0.174J
從開始下落至B點，重錘的重力勢能減少量△E_p=mgh=1×9.8×0.176J=0.173J．
得出的結論是在誤差允許范圍內，重物下落的機械能守恒．
(3)因為v²=gh，所以與h成正比，則以為縱軸、以h為橫軸畫出的圖象應是如圖中的C
故答案為：（1）重錘是從初速度為零開始，2mm 
（2）0.59m/s，0.174J，0.173J．在誤差允許范圍內，重物下落的機械能守恒．(3)C
點評：運用運動學公式和動能、重力勢能的定義式解決問題是該實驗的常規問題．
要注意單位的換算．