Question

19．在“验证机械能守恒定律”的实验中
（1）现有器材是打点计时器，交流电源、直流电源、纸带、带夹子的重物、刻度尺、天平、铁架台，其中该实验不需要的器材是直流电源、天平．
（2）实验中，需要测量的物理量是：AD
A、下落的高度               B、重力加速度
C、重锤的质量               D、重锤的下落速度
（3）实验中，若打点计时器没能完全竖直，以致于纸带通过限位孔时受到阻力，同时空气也有阻力作用，则比较下落时物体减小的重力势能和增加的动能，应有△E_P＞△E_K（填“＞”、“＜”或“=”）
（4）实验中，若先、后用质量较大的重锤和质量较小的重锤做实验，则比较两种情况下减小的重力势能△E_P和增加的动能△E_K，选用质量较大（填“较大”或“较小”）的重锤做实验时，其比值$\frac{△{E}_{K}}{△{E}_{P}}$较大．

Answer 1

分析 （1）需要打点计时器利用纸带求瞬时速度，打点计时器需要连接交流电源，根据实验原理以及数据处理方法选择需要的器材．
（2）物体重力势能的减少量△E_P=mgh，物体动能的增加量△E_K=$\frac{1}{2}$mv²，由所验证方程，从而确定所测物理量；
（3）根据以上分析可知，减小的重力势能和增加的动能，两者大小；
（4）根据质量较大的重锤，所受到的阻力越小，从而即可求解．

解答 解：（1）打点计时器需要交流电源，故不需要直流电源，验证机械能守恒定律时即需要验证mgh=$\frac{1}{2}$mv²，可以看出两边质量m可以约掉，不需要称量出，故不需要天平H，
（2）根据物体重力势能的减少量△E_P=mgh，物体动能的增加量△E_K=$\frac{1}{2}$mv²，可知，需要测量的物理量有：下落的高度与下落的速度，而重力加速度通过查表即可，对于质量等式两边相约．
（3）由于阻力的影响，导致减小的重力势能大于增加的动能，
（4）当选用质量较大的重锤做实验时，受到的阻力相对较小，则增加的动能越接近减小的重力势能，
若比值$\frac{△{E}_{K}}{△{E}_{P}}$较大，则说明两者相差较小，那么受到的阻力较小，因此选用质量较大的重锤做实验；
故答案为：（1）直流电源、天平；（2）A、D；（3）＞；（4）较大．

点评 从实验原理出发是根本．根据匀变速直线运动中时间中点的瞬时速度等于该过程中的平均速度可以求出某点的速度进一步可以求出其动能的大小，根据机械能守恒定律的内容可以求出需要验证的表达式．