Question

15．在“驗證機械能守恒定律”的一次實驗中，質量m=1kg的重物自由下落，在紙帶上打出一系列的點，如圖1所示（相鄰記數點時間間隔為0.02s），那么：

（1）供選擇的重物有以下四個，最佳選擇是C．
A．質量為100g的木球   B．質量為10g的砝碼    C．質量為200g的鉤碼   D．質量為10g的塑料球
（2）紙帶的P端與重物相連；（填“P”或“C”，必須用字母表示）
（3）打點計時器打下計數點B時，物體的速度v_B=0.98m/s（保留到小數點后兩位）；
（4）從起點P到打下計數點B的過程中物體的重力勢能減少量△E_P=0.49J，此過程中物體動能的增加量△E_k=0.48J；（g取9.8m/s²保留到小數點后兩位）
（5）通過計算，數值上△E_P＞△E_k（填“＜”、“＞”或“=”），這是因為紙帶和重錘運動過程中受阻力．

Answer 1

分析 對于實驗，我們要從實驗原理、實驗儀器、實驗步驟、實驗數據處理、實驗注意事項這幾點去搞清楚．
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．根據功能關系得重力勢能減小量等于重力做功的數值．

解答 解：（1）由于實驗中受到空氣阻力和紙帶的摩擦阻力，所以我們應找體積較小，質量較大的物體作為研究對象．
故選：C．
（2）實驗中重錘是從靜止釋放的，速度逐漸增大，與重錘相連的紙帶速度較小，后面逐漸增大．從圖中可以看出應該是P端與重物相連．
（3）利用勻變速直線運動的推論得
v_B=$\frac{0.0706-0.0314}{2×0.02}$0.98m/s
（4）△E_p=mgh=1×10×5.01×10^-2=0.49J
△E_k=$\frac{1}{2}$×1×0.98²=0.48J，
（5）通過計算可以看出△E_P＞△E_K，這是因為紙帶和重錘運動過程中受阻力，
故答案為：（1）C
（2）P
（3）0.98，
（4）0.49，0.48，
（5）＞，紙帶和重錘運動過程中受阻力；在實驗誤差允許的范圍內機械能守恒．

點評 解決本題的關鍵知道實驗的原理，掌握紙帶的處理方法，會通過紙帶求解瞬時速度，得出動能的增加量，以及會通過下降的高度求出重力勢能的減小量．