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=1㎏,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=1.71cm、OD=3.04cm,查出当地的重力加速度g=9.80m/s2,则重物在B点时的动能EAB=______ 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
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,图象的斜率代表的物理量是______.v2 2
(1)因为我们是比较mgh、
mv2的大小关系,故m可约去比较,不需要用天平.1 2
通过打点计时器计算时间,故不需要秒表.
打点计时器应该与交流电源连接.
缺少低压交流电源、重锤、直尺.
(2)利用匀变速直线运动的推论
vB=
=xAc tAC
=0.3825m/s(0.0171-0.0018)m 2×0.02s
根据动能的定义式得出:
EkB=
mvB2=0.0732J1 2
根据重力势能的定义式得出:
当打点计时器打在B点时,重锤的重力势能的减少量为△EP=mgh=1.0×9.8×0.0076 J=0.0745 J
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)利用
-h图线处理数据,物体自由下落过程中机械能守恒,mgh=v2 2
mv2,即1 2
=ghv2 2
所以以
为纵轴,以h为横轴画出的图线应是图中的C.v2 2
那么
-h图线的斜率就等于重力加速度g.v2 2
故答案为:(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)0.0732,0.0745,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g