Question

9．在用落體法驗證動能定理時，某同學按照正確的操作選得紙帶如圖．其中O是打下的第一個點（起始點），A、B、C是紙帶上的3個計數點．每兩個計數點間還有四個點未畫出，該同學用毫米刻度尺測量O到A、B、C各點的距離分別為4.92cm、19.62cm、44.1cm，并記錄在圖中（單位cm）．

（1）這三個數據中不符合有效數字讀數要求的是OC（選填：OA、OB、OC），應記作15.70cm．
（2）實驗時，應該先接通電源，再釋放紙帶（填：釋放紙帶或接通電源）．
（3）兩個計數點之間的時間0.1s
（4）該同學用重錘在OB段的運動來驗證動能定理，重錘質量1kg，已知當地的重力加速度g=10m/s²，則OB段重錘重力做功為1.96 J，動能的增加量為1.92 J（計算結果保留3位有效數字）．
（5）這樣驗證總會出現重力所做的功大于動能的增加量（填“大于”、“等于”、“小于”），原因是紙帶于限位孔之間有摩擦阻力．

Answer 1

分析 （1）毫米刻度尺最小刻度是1mm，所以需要估讀到下一位．
（2）明確打點計時器的工作原理，知道紙帶要從零開始下落；
（3）根據打點周期和選定的計數點進行分析，即可得出時數點之間的時間間隔；
（4）動能的增加量：$\frac{1}{2}$mv²，勢能的減小量：mgh；由于物體下落過程中存在摩擦阻力，因此動能的增加量小于勢能的減小量．
（5）根據原理的設制分析實驗誤差．

解答 解：（1）毫米刻度尺測量長度，要求估讀即讀到最小刻度的下一位．
這三個數據中不符合有效數字讀數要求的是OC段：15.7，應記作15.70cm．
（2）實驗時為了保證物體從零開始運動，應先接通電源，再釋放紙帶；
（3）因兩計數點之間有四個點沒有畫出，故說明中間有五個間隔；每兩個計時點間的時間間隔為0.02s；故計數點之間的時間間隔為0.1s；
（4）重力勢能減小量△E_p=mgh=9.8×0.1962×1 J=1.96J
中間時刻的瞬時速度等于該過程中的平均速度來求B的速度大小：
v_B=$\frac{{s}_{AC}}{0.02×2}$=$\frac{0.441-0.0492}{2×0.1}$=1.96m/s；
E_kB=$\frac{1}{2}$mv_B²=$\frac{1}{2}$×1×1.96²=1.92J；
（3）由于物體下落過程中存在摩擦阻力，因此勢能的減小量大于動能的增加量，
故填：大于；因為有摩擦阻力，導致減少的重力勢能一部分轉化為內能．
故答案為：（1）OC，15.70
（2）接通電源 釋放紙帶；
（3）0.1；
（4）1.96；1.92；
（5）大于；帶于限位孔之間有摩擦阻力

點評 正確解答實驗問題的前提是明確實驗原理，從實驗原理出發(fā)進行分析所需實驗器材、實驗步驟、所測數據等，會起到事半功倍的效果．