Question

18．（1）为进行“验证机械能守恒定律”的实验，有下列器材可供选用：铁架台，打点计时器，复写纸，重锤，纸带，秒表，低压直流电源，导线，电键，天平．其中不必要的器材有：秒表，低压直流电源，天平；缺少的器材低压交流电源、刻度尺．
（2）某次“验证机械能守恒定律”的实验中，用6V、50Hz的打点计时器打出的一条无漏点的纸带，如图所示，O点为重锤下落的起点，选取的计数点为A、B、C、D，各计数点到O点的长度已在图上标出，单位为毫米，重力加速度取9.8m/s²，若重锤质量为1kg．打点计时器打出B点时，重锤下落的速度v_B=1.17m/s，重锤的动能E_kB=0.684J．从开始下落算起，打点计时器打B点时，重锤的重力势能减小量为0.691J．（结果保留三位有效数字） 由此而得出的实验结论为在误差允许的范围内，机械能守恒．

Answer 1

分析 （1）首先明确实验原理，确定实验需要测量的物理量，则可进一步知道实验所需要的器材．
（2）利用在匀变速直线运动中，中间时刻的瞬时速度等于该过程中的平均速度来求B的速度大小，然后根据动能、势能定义进一步求得动能和势能的变化情况．

解答 解：（1）在该实验中，通过打点计时器来记录物体运动时间，不需要秒表，打点计时器需要的是交流电源，因此低压直流电源不需要，缺少低压交流电源，由于验证机械能公式中可以把物体质量约掉，因此不需要天平，同时实验中缺少刻度尺．
故答案为：秒表、低压直流电源、天平；低压交流电源、刻度尺．
（2）由题可得：
v_B=$\frac{{S}_{AC}}{{t}_{AC}}$=$\frac{0.125-0.0314}{4×0.02}$=1.17m/s
E_KB=$\frac{1}{2}$mv${\;}_{B}^{2}$=0.684J
物体重力势能减小量：mgh_D=0.691J；
由此而得出的实验结论为：在误差允许的范围内，机械能守恒，
故答案为：（1）秒表、低压直流电源、天平；低压交流电源、刻度尺；
（2）1.17；0.684；0.691，在误差允许的范围内，机械能守恒．

点评 正确解答实验问题的前提是明确实验原理，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．