Question

在“验证机械能守恒定律”的实验中，

（1）有如下器材：A．打点计时器；B．低压交流电源（附导线）；C．天平（附砝码）；D．铁架台（附夹子）；E．重锤（附夹子）；F．纸带；G．秒表，H复写纸． 其中不必要的有     、     ；还缺少的是

（2）若实验中所用重物质量m=2kg，打点纸带如图1所示，打点时间间隔为0.02s，则记录B点时，重物速度v_B=     ，重物动能E_k=     ；从开始下落起至B点，重物的重力势能减小量是     ，（结果保留三位有效数字，g取9.8m/s²）

（3）如图2所示的曲线是一同学做“研究平抛物体的运动”实验时画出的小球做平抛运动的部分轨迹，他在运动轨迹上任取水平位移相等的A、B、C三点，测得△s=0.2m，又测得竖直高度分别为h₁=0.1m，h₂=0.2m，根据以上数据，可求出小球抛出时的初速度为     m/s．（g取10m/s²）

Answer

（1）C、G、毫米刻度尺；（2）0.59m/s，0.348J，0.351J；（3）2

【解析】试题分析：（1）在验证机械能守恒的实验中，验证动能的增加量与重力势能的减小量是否相等，所以要测重锤下降的距离和瞬时速度，测量瞬时速度和下降的距离均需要刻度尺，不需要秒表，重锤的质量可测可不测．

（2）本实验是以自由落体运动为例来验证机械能守恒定律，纸带匀变速直线运动时，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．根据﹣h的表达式，从数学的角度分析图象；

（3）在竖直方向上根据△y=gT2，求出时间间隔T，在水平方向上根据v0=，求出平抛运动的初速度．

【解析】
（1）在实验中需要刻度尺测量纸带上点与点间的距离从而可知道重锤下降的距离，以及通过纸带上两点的距离，求出平均速度，从而可知瞬时速度．纸带上相邻两计时点的时间间隔已知，所以不需要秒表，由mgh=mv2可知质量可以约掉，故重锤的质量可测可不测．

故本题答案为：C，G； 毫米刻度尺．

（2）利用匀变速直线运动的推论有：vB===0.590m/s，

重锤的动能EKB=mvB2=×2×（0.59）=0.348J

从开始下落至B点，重锤的重力势能减少量为：△Ep=mgh=2×9.8×0.176J=0.351J．

得出的结论是在误差允许的范围内，重锤的机械能守恒．

（3）在竖直方向上根据△y=gT2，则有：T==0.1s

所以抛出初速度为：v0===2m/s．

故答案为：（1）C、G、毫米刻度尺；（2）0.59m/s，0.348J，0.351J；（3）2．