Question

在驗證機械能守恒定律的實驗中，質(zhì)量m=1kg的重錘自由下落，在紙帶上打出了一系列的點，如圖所示．相鄰記數(shù)點時間間隔為0.02s，長度單位是cm，g取9.8m/s²．

（1）某同學在計算與B點對應的重錘的瞬時速度時，他采用了公式v_b=

2gh

（h表示OB距離），這種做法

不對

（填“對”或“不對”）．
（2）從起始點O到打下記數(shù)點B的過程中，物體重力勢能的減小量△E_P=

0.48J

，動能的增加量△E_K=

0.47J

（均保留兩位有效數(shù)字）；
（3）即使在操作規(guī)范，數(shù)據(jù)測量及數(shù)據(jù)處理很準確的前提下，該實驗測得的△E_P也一定略大于△E_K，這是實驗存在系統(tǒng)誤差的必然結(jié)果，試分析該系統(tǒng)誤差產(chǎn)生的主要原因：

紙帶與打點計時器間有摩擦阻力，或存在空氣阻力，機械能損失．

．

Answer 1

分析：紙帶實驗中，若紙帶勻變速直線運動，測得紙帶上的點間距，利用勻變速直線運動的推論，可計算出打出某點時紙帶運動的瞬時速度，從而求出動能．根據(jù)功能關(guān)系得重力勢能減小量等于重力做功的數(shù)值．由于紙帶通過時受到較大的阻力和重錘受到的空氣阻力，重力勢能有相當一部分轉(zhuǎn)化給摩擦產(chǎn)生的內(nèi)能，所以重力勢能的減小量明顯大于動能的增加量．

解答：解：（1）在驗證機械能守恒的實驗中，由于存在阻力物體實際下落的加速度小于重力加速度，所以不應當用重力加速度g來表示某位置的速度．
（2）利用勻變速直線運動的推論
v_B=

xAC

2t

=

0.0702-0.0313

0.04

=0.97m/s
重物由0點運動到B點時，重物的重力勢能的減少量△Ep=mgh=1.0×9.8×0.0494 J=0.48J．
E_kB=

1

2

mvB2=0.47J
（3）由（2）可知，重力勢能的減少量大于動能的增加量，原因是紙帶與打點計時器間有摩擦阻力，或存在空氣阻力，機械能損失．
故答案為：（1）不對；（2）0.48J；0.47J；紙帶與打點計時器間有摩擦阻力，或存在空氣阻力，機械能損失．

點評：運用運動學公式和動能、重力勢能的定義式解決問題是該實驗的常規(guī)問題．
要注意單位的換算．
要知道重物帶動紙帶下落過程中能量轉(zhuǎn)化的過程和能量守恒．