Question

小華設計了如圖甲所示的裝置驗證機械能守恒，提供的實驗器材如下：
A．小車B．鉤碼
C．一端帶滑輪的木板 D．細線
E．電火花計時器F．紙帶
G．毫米刻度尺H．低壓交流電源
I．220V的交流電源
（1）實驗中不需要的器材是______（填寫器材序號），還應補充的器材是______．
（2）實驗中得到的一條紙帶如圖乙所示，選擇點跡清晰且便于測量的連續(xù)7個點（標號0～6），測出0到1、2、3、4、5、6點的距離分別為d₁、d₂、d₃、d₄、d₅、d₆，打點周期為T．則打點2時小車的速度v₂=______；若測得小車質量為M，鉤碼質量為m，打點1和點5時小車的速度分別為v₁、v₅，己知重力加速度為g，則驗證點1與點5間系統(tǒng)的機械能守恒的關系式可表示為______．
（3）實驗中，鉤碼減少的重力勢能總是略大于系統(tǒng)增加的動能，主要原因是______．

Answer 1

（1）電火花計時器直接使用220V，不需要低壓交流電源，不需要的器材是H．還需要天平測量鉤碼的質量．
（2）勻變速直線運動平均速度等于中間時刻的瞬時速度可算2點速度，
即第點2的瞬時速度等于13間的平均速度v2=

d3-d1

2T

，
也等于04間的平均速度v2=

d4

4T

把鉤碼和小車看成系統(tǒng)
系統(tǒng)減小的勢能即為鉤碼減小的重力勢能△E_p=mg（d₅-d₁）
系統(tǒng)增加的動能為小車和鉤碼增加的動能△Ek=

1

2

(M+m)v52-

1

2

(M+m)v12
驗證點1與點5間系統(tǒng)的機械能是否守恒，就是驗證△E_p=△E_k，即mg(d5-d1)=

1

2

(M+m)(v52-v12)
（3）小車在運動過程中受到阻力，以及紙帶和打點計時器之間存在摩擦阻力，使得系統(tǒng)減少的重力勢能沒有完全轉化為系統(tǒng)的動能，還有一小部分由于克服摩擦做功轉化為內能．
故答案為：（1）H；天平；（2）v2=

d3-d1

2T

或v2=

d4

4T

；mg(d5-d1)=

1

2

(M+m)(v52-v12)；（3）小車和紙帶受到阻力．