Question

4．某實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)利用自由落體運(yùn)動(dòng)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示．他們驗(yàn)證的原理是：看重物重力勢(shì)能的減少量△E_p=mgh_n與其動(dòng)能的增加量△E_k=$\frac{1}{2}$mv_n²在誤差允許范圍內(nèi)是否相等．實(shí)驗(yàn)中在計(jì)算紙帶上某一點(diǎn)的速度時(shí)，甲同學(xué)用v_n=g（nT）來(lái)計(jì)算，乙同學(xué)用v_n=$\frac{{x}_{n}+{x}_{n+1}}{2T}$來(lái)計(jì)算，其中乙（填“甲”或“乙”）同學(xué)的計(jì)算方法更符合實(shí)驗(yàn)要求；在代入重力加速度g的數(shù)值時(shí)，甲用a=$\frac{{x}_{M}+{x}_{N}}{（M-N）{T}^{2}}$計(jì)算出重物下落的實(shí)際加速度并代入．乙同學(xué)用當(dāng)?shù)氐膶?shí)際重力加速度代入，其中乙（填“甲”或“乙”）同學(xué)的做法是正確的；某同學(xué)采用正確計(jì)算方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和計(jì)算，結(jié)果發(fā)現(xiàn)重物重力勢(shì)能的減少量△E_p略大于動(dòng)能的增加量△E_k．產(chǎn)生這種現(xiàn)象的主要原因是空氣阻力以及紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器之間的摩擦力引起．

Answer 1

分析 （1）在驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律時(shí)，通過(guò)某段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度求解瞬時(shí)速度的大小，從而得出動(dòng)能的增加量．求解重力勢(shì)能的減小量時(shí)用當(dāng)?shù)氐闹亓�加速度代入�?jì)算．
（2）由于存在阻力作用，重力勢(shì)能的減小量略大于動(dòng)能的增加量．

解答 解：因有阻力作用，重物下落的實(shí)際加速度a＜g，故甲同學(xué)的計(jì)算方法不正確，乙同學(xué)應(yīng)用v_n=$\frac{{x}_{n}+{x}_{n+1}}{2T}$來(lái)計(jì)算是正確的．
求重物重力勢(shì)能的減少量時(shí)，應(yīng)當(dāng)用當(dāng)?shù)氐膶?shí)際重力加速度來(lái)計(jì)算，但一定大于重物下落的實(shí)際加速度a，故乙正確．
結(jié)果發(fā)現(xiàn)重物重力勢(shì)能的減少量△E_p略大于動(dòng)能的增加量△E_k．產(chǎn)生這種現(xiàn)象的主要原因是空氣阻力以及紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器之間的摩擦力引起．
故答案為：乙，乙，空氣阻力以及紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器之間的摩擦力引起

點(diǎn)評(píng) 解決本題的關(guān)鍵知道實(shí)驗(yàn)的原理，掌握驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律得方法，以及知道誤差形成的原因，難度不大．