Question

7．在用落體法驗證機械能守恒定律時，某同學(xué)按照正確的操作選得紙帶如圖所示．其中O是起始點，A、B、C是打點計時器連續(xù)打下的3個點．該同學(xué)用毫米刻度尺測量O到A、B、C各點的距離，并記錄在圖中（單位cm）．已知重錘質(zhì)量m=1Kg．
（1）這三個數(shù)據(jù)中不符合有效數(shù)字讀數(shù)要求的是OC，應(yīng)記作15.70 cm．
（2）該同學(xué)用重錘在OB段的運動來驗證機械能守恒，已知當(dāng)?shù)氐闹亓�加速度g=9.80m/s²，
他用AC段的平均速度作為跟B點對應(yīng)的物體的即時速度，則該段重錘重力勢能的減少量為1.22mJ，而動能的增加量為1.20mJ，（均保留3位有效數(shù)字），這樣驗證的系統(tǒng)誤差總是使重力勢能的減少量大于動能的增加量（填“大于”“等于”或“小于”），原因是因為有摩擦生熱，減少的重力勢能一部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能．
（3）另一位同學(xué)根據(jù)同一條紙帶，同一組數(shù)據(jù)，也用重錘在OB段的運動來驗證機械能守恒，不過他數(shù)了一下：從打點計時器打下的第一個點O數(shù)起，圖中的B是打點計時器打下的第9個點．因此他用v_B=gt計算跟B點對應(yīng)的物體的即時速度，得到動能的增加量為1.23mJ，這樣驗證時的系統(tǒng)誤差總是使重力勢能的減少量小于動能的增加量．（填“大于”“等于”或“小于”）

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、3）動能的增加量：$\frac{1}{2}$mv²，重力勢能的減小量：mgh_OB；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．

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(shù)據(jù)中不符合有效數(shù)字讀數(shù)要求的是OC段：15.7，應(yīng)記作15.70cm．
（2）重力勢能減小量△E_p=mgh=9.8×0.1242m J=1.22mJ
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=$\frac{{x}_{AC}}{2T}$=$\frac{0.157-0.0951}{0.04}$=1.55m/s
E_kB=$\frac{1}{2}$m${v}_{B}^{2}$=1.20mJ
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，
故填：大于；因為有摩擦生熱，減少的重力勢能一部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能
（3）E_kB=$\frac{1}{2}$m${v}_{B}^{2}$=$\frac{1}{2}$m（9.8×0.02×8）²=1.23mJ
即：重力勢能的減少量小于動能的增加量，原因是：v是按照自由落體計算的，實際運動不是自由落體運動，有阻力，對應(yīng)的下落高度比實際測得的高度要大．
故答案為：（1）OC；15.70cm
（2）1.22m；1.20m；大于；因為有摩擦生熱，減少的重力勢能一部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；
（3）1.23m；小于．

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(shù)據(jù)等，會起到事半功倍的效果．