Question

9．某小組利用重錘的自由落體運動來做“驗證機械能守恒定律”的實驗
（1）紙帶將被釋放瞬間的四種情況如照片所示，其中最符合實驗要求的是D．

（2）實驗小組選擇了一條點跡清晰的紙帶如圖所示，打點計時器所用電源的頻率是50Hz，在紙帶上打出的第一個點記為O，已知當?shù)刂亓�加速度g=9.8m/s²，若重錘的質(zhì)量為1kg，結(jié)合圖中數(shù)據(jù)，可知打點計時器打下O點開始到打下A點的過程中，重錘的重力勢能的減少量等于0.853J；動能的增加量等于0.845J（小數(shù)點后面保留三位數(shù)字）．本實驗中重力勢能的減少量大于動能增加量的原因是克服阻力做功（說出一條即可）．
  

Answer 1

分析 為了紙帶有效地使用，重物應緊靠打點計時器，為了減小阻力的影響，紙帶應豎直，手抓著紙帶的上方；
根據(jù)重力勢能和重力做功之間的關系，可以求出重力勢能的減小量，根據(jù)初末速度的大小可以求出動能的增加量；重物帶動紙帶下落過程中，除了重力還受到較大的阻力，從能量轉(zhuǎn)化的角度，由于阻力做功，重力勢能減小除了轉(zhuǎn)化給了動能還有一部分轉(zhuǎn)化給摩擦產(chǎn)生的內(nèi)能．

解答 解：（1）在驗證機械能守恒定律的實驗中，實驗時，應讓重物緊靠打點計時器，手拉著紙帶的上方，保持紙帶豎直，由靜止釋放．故D正確，A、B、C錯誤；
（2）重力勢能的減小量等于重力做功，故有：△E_PA=mgh_OA=1×9.8×0.087=0.853J；
根據(jù)勻變速直線運動規(guī)律，A點的速度為：v_A=$\frac{h}{2T}$=$\frac{0.114-0.062}{2×0.02}$=1.3m/s
所以動能的增量為：△E_k=$\frac{1}{2}$m${v}_{A}^{2}$-0=0.845J
由于重物帶動紙帶下落過程中，除了重力還受到較大的阻力，從能量轉(zhuǎn)化的角度，由于阻力做功，重力勢能減小除了轉(zhuǎn)化給了動能還有一部分轉(zhuǎn)化給摩擦產(chǎn)生的內(nèi)能，因此系統(tǒng)重力勢能的減小量大于動能的增加量．
故答案為：（1）D，（2）0.853；0.845；克服阻力做功．

點評 考查驗證機械能守恒定律時，要注意減小一切阻力，只有重力做功，重物機械能才守恒．注意重物應緊靠打點計時器；
熟練應用運動學規(guī)律處理問題，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，明確功能關系．