Question

用自由落體法進(jìn)行“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)完畢后選出一條紙帶如圖所示，其中O點(diǎn)為電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的第一個(gè)點(diǎn)，A、B、C為三個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器通以50Hz的交流電．用刻度尺測(cè)得OA=12.41cm，OB=18.60cm，OC=27.21cm，在計(jì)數(shù)點(diǎn)A和B、B和C之間還各有一個(gè)點(diǎn)，重物的質(zhì)量為1.00kg，取g=9.80m/s²．某同學(xué)根據(jù)以上數(shù)據(jù)算出：當(dāng)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打到B點(diǎn)時(shí)重物的重力勢(shì)能比開始下落時(shí)減少了

1.82

J；此時(shí)重物的動(dòng)能比開始下落時(shí)增加了

1.71

J．（結(jié)果均保留三位有效數(shù)字）．實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的原因是

紙帶通過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器受摩擦阻力、空氣阻力

．

Answer 1

分析：重物在下落過程中減少的重力勢(shì)能E_P=mgh；根據(jù)做勻變速運(yùn)動(dòng)的物體在某段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于該段時(shí)間中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度求出B點(diǎn)的速度，然后求出重物經(jīng)過B點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能；由于物體在下落過程中受到阻力作用，機(jī)械能有損失，動(dòng)能的增加量小于重力勢(shì)能的減少量；實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先接通電源，再放開重物，否則打第一個(gè)點(diǎn)時(shí)，物體應(yīng)經(jīng)具有一定的速度．

解答：解：①打到B點(diǎn)時(shí)重物的重力勢(shì)能比開始下落時(shí)減少了：
△E_P=mgh_B=1.00×9.8×0.1860≈1.82J；
計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔t=0.02×2=0.04s，打下B點(diǎn)時(shí)的速度：vB=

xAC

2T

=

0.2721m-0.1241m

2×0.04s

=1.85m/s，
②重物的動(dòng)能比開始下落時(shí)增加了：△EK=

1

2

mv2=0.71J；
③由于重物在下落過程中紙帶通過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器受摩擦阻力、重物受到空氣阻力等阻力作用，
物體的機(jī)械能有損失，使物體動(dòng)能的增加量小于物體重力勢(shì)能的減少量．
故答案為：①1.82；②1.71；③紙帶通過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器受摩擦阻力、空氣阻力

點(diǎn)評(píng)：本題考查“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”實(shí)驗(yàn)中處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，是該實(shí)驗(yàn)的基本題型，屬于簡(jiǎn)單題．