Question

用落體法驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中：
①運(yùn)用公式

1

2

mv2=mgh對實(shí)驗(yàn)條件的要求是在打第一個(gè)點(diǎn)時(shí)，重錘恰好由靜止開始下落，為此，所選擇的紙帶第1、2點(diǎn)間的距離應(yīng)接近

2mm

．
②某同學(xué)實(shí)驗(yàn)步驟如下：
A．用天平準(zhǔn)確測出重錘的質(zhì)量；
B．把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器架在鐵架臺(tái)上，并接上直流電源；
C．將紙帶一端固定在重錘上，另一端穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔，使重錘靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器；
D．先釋放重錘，后接通電源；
E．取下紙帶，再重復(fù)幾次；
F．選擇紙帶，測量紙帶上某些點(diǎn)之間的距離；
G．根據(jù)測量的結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算．
H．你認(rèn)為他實(shí)驗(yàn)步驟中多余的步驟是

A

，錯(cuò)誤的步驟是

BD

（均填序號(hào)）．
③在該實(shí)驗(yàn)中根據(jù)紙帶算出相關(guān)各點(diǎn)的速度v，量出下落的距離h，以

v2

2

為縱軸，以h為橫軸畫出的圖線應(yīng)是圖中的

B

就證明機(jī)械能是守恒的，圖象的斜率代表的物理量是

重力加速度g

．

Answer 1

分析：書本上的實(shí)驗(yàn)，我們要從實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)儀器、實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)這幾點(diǎn)去搞清楚．
根據(jù)需要驗(yàn)證的方程mgh=

1

2

mv²根據(jù)數(shù)學(xué)

v2

2

-h選擇圖象，并分析斜率的意義．

解答：解：①用公式

1

2

mv²=mgh時(shí)，對紙帶上起點(diǎn)的要求是重錘是從初速度為零開始，
打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)頻率為50 Hz，打點(diǎn)周期為0.02 s，重物開始下落后，在第一個(gè)打點(diǎn)周期內(nèi)重物下落的高度所以所選的紙帶最初兩點(diǎn)間的距離接近2mm，
h=

1

2

gT²=×9.8×0.02² m≈2 mm．
②多余的步驟是：
因?yàn)槲覀兪潜容^mgh、

1

2

mv²的大小關(guān)系，故m可約去比較，不需要用天平．故A沒有必要．故選A．
操作不恰當(dāng)?shù)牟襟E是：
應(yīng)將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接到電源的交流輸出端上，故B錯(cuò)誤．
開始記錄時(shí)，應(yīng)先給打點(diǎn)計(jì)時(shí)器通電打點(diǎn)，然后再釋放重錘，讓它帶著紙帶一同落下，如果先放開紙帶讓重物下落，再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)時(shí)器的電源，由于重物運(yùn)動(dòng)較快，不利于數(shù)據(jù)的采集和處理，會(huì)對實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生較大的誤差，故D錯(cuò)誤．
故選BD．
③本實(shí)驗(yàn)需要驗(yàn)證的方程是 mgh=

1

2

mv² 即

1

2

v²=gh，

v2

2

-h圖象是過原點(diǎn)的直線，故選B．
根據(jù)數(shù)學(xué)可知：圖象斜率等于重力加速度g．
故答案為：①2mm  ②A  BD  ③B  重力加速度g

點(diǎn)評：對于基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)要從實(shí)驗(yàn)原理出發(fā)去理解，要親自動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，深刻體會(huì)實(shí)驗(yàn)的具體操作，不能單憑記憶去理解實(shí)驗(yàn)．
利用圖象問題結(jié)合數(shù)學(xué)知識(shí)處理物理數(shù)據(jù)是實(shí)驗(yàn)研究常用的方法．我們更多的研究直線圖形，找出其直線的斜率和截距．