Question

一位同学做“用自由落体运动验证机械能守恒定律”
1）现有下列器材可供选择：A．铁架台、B．电磁式打点计时器、C．复写纸、D．纸带、E．天平、F．秒表、G．导线、H．开关、I．重物．其中不必要的器材是______（填相应的序号），缺少的器材是______．
2）在《验证机械能守恒定律》的实验中，打点计时器所接交流电频率为50Hz，当地重力加速度g=9.8m/s²．实验选用重锤质量为0.1kg，从所打纸带中选择一条合适的纸带，纸带上连续的点A、B、C、D至第1个点O的距离如图所示，则重锤从O运动到C，重力势能减少______J，重锤经过C时的速度为______m/s．其动能增加______J（保留两位有效数字）．
3）实验结论：______．

Answer

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．
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．
【解析】
（1）其中不必要的器材是：
E、因为我们是比较mgh、mv2的大小关系，故m可约去，不需要用天平．故E没有必要．
F、不需要秒表，打点计时器本身可以表示出时间．
缺少的器材是：低压交流电源、刻度尺
（2）重力势能减小量△Ep=mgh=0.1×9.8×0.561m J=0.55  J．
利用匀变速直线运动的推论得：
vC===3.3m/s
EkC=mvC2=0.54  J
△Ek=EkC-0=0.54 J
（3）重锤从O运动到C，重力势能减少量略大于动能的增加量，所以在误差允许范围内，物体下落过程中机械能守恒．
答：（1）EF；低压交流电源、刻度尺
（2）0.55；   3.3；   0.54
（3）在误差允许范围内，物体下落过程中机械能守恒．