Question

12．在“自由落體法驗證機械能守恒定律”的實驗中，打點計時器接在6V、50Hz的交流電源上，自由下落的重物質(zhì)量為1Kg，一條理想的紙帶數(shù)據(jù)如圖所示，單位是cm，g取9.8m/s²，O、A之間有幾個計數(shù)點沒畫出．
（1）打點計時器打下計數(shù)點B時，物體的速度v_B為0.98m/s
（2）從起點O到打下計數(shù)點B的過程中重力勢能的減少量是△E_P=0.491 J，動能的增加量△E_K=0.480 J（結(jié)果保留3位有效數(shù)字）
（3）通過計算，數(shù)值上△E_P＞△E_K（填“＞”、“＜”或“=”），這是因為實驗中有摩擦和空氣阻力．

Answer 1

分析 紙帶法實驗中，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和加速度，從而求出動能．根據(jù)功能關(guān)系得重力勢能減小量等于重力做功的數(shù)值．該實驗的誤差主要來源于紙帶和打點計時器的摩擦以及空氣阻力的存在．

解答 解：（1）利用勻變速直線運動的推論
v_B=$\frac{{x}_{AC}}{2T}$=$\frac{0.0706-0.0314}{2×0.02}$=0.98m/s；
（2）重力勢能減小量△E_p=mgh=1×9.8×0.0501J=0.491 J．
E_kB=$\frac{1}{2}$mv_B²=0.480 J．
（3）通過計算，數(shù)值△E_P大于△E_k，這是因為物體下落過程中受阻力作用．
故答案為：（1）0.98m/s；（2）0.491J，0.480J；（3）＞，實驗中有摩擦和空氣阻力．

點評 運用運動學公式和動能、重力勢能的定義式解決問題是該實驗的常規(guī)問題．要注意單位的換算．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．