Question

2．在“验证机械能守恒定律”的实验中．
（1）从下列器材中选出实验所必须的，其编号为ABDF
A．打点计时器（包括纸带）　　　　　　B．重物
C．天平　　　　　　　　　　　　　　　D．毫米刻度尺
E．秒表　　　　　　　　　　　　　　　F．运动小车
（2）实验中质量m=1kg的物体自由下落，得到如图所示的纸带，已知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B点的过程中，物体重力势能的减少量E_p=2.28　J，此过程中物体动能的增加量E_k=2.26J，由此可得到的结论是在误差允许的范围内机械能守恒．（g=9.8m/s²，保留三位有效数字）

Answer 1

分析 （1）解决实验问题首先要掌握该实验原理，了解实验的仪器、操作步骤和数据处理以及注意事项，即可正确解答本题；
（2）纸带法实验中，若纸带匀变速直线运动，测得纸带上的点间距，利用匀变速直线运动的推论，可计算出打出某点时纸带运动的瞬时速度和加速度，从而求出动能．根据功能关系得重力势能减小量等于重力做功的数值．

解答 解：（1）A、打点计时器（含纸带）必须的，
B、重锤，必须的，
C．天平；因为我们是比较mgh、mv²的大小关系，故m可约去比较，不需要用天平．
D．毫米刻度尺，必须的，用来测量计数点距离
E．秒表．不需要，打点计时器本身可以计算时间．
F、运动的小车，也必须的，
所以选：ABDF；
（2）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=$\frac{0.3250-0.1550}{2×0.04}$=2.12m/s
E_kB=$\frac{1}{2}$mv_B²=2.26 J
由于重力势能减小量略大于动能的增加量，在误差允许范围内，重物下落的机械能守恒．
故答案为：（1）ABDF；
（2）2.28； 2.26；在误差允许的范围内机械能守恒．

点评 （1）清楚实验的目的，然后根据目的列出要研究的表达式；利用图象问题结合数学知识处理物理数据是实验研究常用的方法；
（2）要知道重物带动纸带下落过程中能量转化的过程和能量守恒．
重物带动纸带下落过程中，除了重力还受到阻力，从能量转化的角度，由于阻力做功，重力势能减小除了转化给了动能还有一部分转化给摩擦产生的内能．