Question

11．在“验证机械能守恒定律”的实验中，若以$\frac{{v}^{2}}{2}$为纵轴，以h为横轴，根据实验数据画出的$\frac{{v}^{2}}{2}$-h图线应是什么形状才能验证机械能守恒定律？
答过原点的倾斜直线；
图线的斜率表示什么？
答重力加速度；
在此实验中，有可供选择的器材：铁架台，打点计时器，复写纸，纸带，天平，秒表，导线，其中不必要的器材是天平、秒表，还缺少的器材是刻度尺、重锤、低压交流电源．

Answer 1

分析 根据机械能守恒定律写出机械能守恒的表达式，从而得出$\frac{{v}^{2}}{2}$-h的关系，得出图象的性质以及图象的斜率，通过实验的原理出发，确定所需测量的物理量，从而确定所需的器材，以及不必要的器材．

解答 解：在验证机械能守恒定律的实验中，有mgh=$\frac{1}{2}m{v}^{2}$，则$\frac{{v}^{2}}{2}=gh$，g是常数，所以图线为过原点的倾斜直线，图线的斜率等于g，即重力加速度．
该实验中，要有做自由落体运动的物体重锤，通过打点计时器来记录物体运动时间，不需要秒表，
因为我们是比较mgh、$\frac{1}{2}$mv²的大小关系，故m可约去，不需要用天平．
所以不必要的器材是天平、秒表．
打点计时器需要交流电源，因此缺少低压交流电源，同时需要刻度尺测量计数点的距离．
所以缺少的器材是：重锤、低压交流电源、刻度尺
故答案为：过原点的倾斜直线；重力加速度；天平、秒表；刻度尺、重锤、低压交流电源．

点评 解决本题的关键掌握机械能守恒定律的表达式，会根据机械能守恒推导$\frac{{v}^{2}}{2}$-h的关系，明确实验原理，从实验原理出发进行分析所需实验器材、所测数据等，会起到事半功倍的效果．