Question

用自由落体运动验证机械能守恒定律的实验:

（1）为进行该实验，备有下列器材可供选择：铁架台、打点计时器、复写纸片、纸带、低压直流电源、天平、秒表、导线、开关。其中不必要的器材是                  。缺少的器材是            。

（2）若实验中所用重物的质量m=1kg，打点时间间隔为0.02s，打出的纸带如下图所示，O、A、B、C、D为相邻的几点，测的OA=0.18cm、OB=0.76cm、OC=1.7cm、OD=3.0cm，查出当地的重力加速度g=9.80m/s²，则重物在B点时的动能E_kB=        J。从开始下落到B点的过程中，重物的重力势能减少量是     J，由此得出的结论是                                        。(计算结果保留三位有效数字)

（3）根据纸带算出相关各点的速度v，量出下落的距离h，以v²/2为纵轴，以h为横轴画出的图线应是图中的        ，就证明机械能是守恒的，图像的斜率代表的物理量是                 。

Answer

（1）天平、秒表、低压直流电源 重锤、直尺、低压交流电源（或交流电源）

（2）0.0722 0.0745 在实验误差允许的范围内减少的物体重力势能等于其增加的动能，物体自由下落过程中机械能守恒

（3）C 重力加速度

【解析】

试题分析：（1）根据机械能守恒定律，等式两侧均有物体的质量，故实验中不需要测量物体的质量，打点计时器是使用低压交流电源的计时的仪器，故不需要秒表和低压直流电源，所以不必要的器材是天平、秒表、低压直流电源，需要用刻度尺测纸带的长度，缺少的器材是刻度尺；

（2）做匀变速直线运动物体的平均速度等于时间中点的瞬时速度，所以=0.38m/s，动能=0.0722J，重锤从点O到B点的过程中重力做功=0.0745J，由此得出的结论是在实验误差允许的范围内减少的物体重力势能等于其增加的动能，物体自由下落过程中机械能守恒。

考点：

【名师点睛】匀变速直线运动的推论：（1）做匀变速直线运动物体的平均速度等于时间中点的瞬时速度，（2）匀变速直线运动中连续相等的时间间隔内的位移之差等于恒量：。

（3）解决实验问题首先要掌握实验的原理，了解实验的操作步骤和数据处理，以及注意事项，其中平衡摩擦力的原因以及做法在实验中应当清楚。