Question

14．如圖1是某同學(xué)驗證《機械能守恒定律》的實驗及打出的一條紙帶的一部分：

（1）打出的紙帶如圖2所示，實驗時紙帶的左端應(yīng)和重物相連接．（選填“左”或“右”）
（2）在實驗中，該同學(xué)發(fā)現(xiàn)重錘減少的勢能總是大于重錘增加的動能，造成這種現(xiàn)象的原因是
A．選用的重錘質(zhì)量過大
B．選用的重錘質(zhì)量過小
C．空氣對重錘的阻力和打點計時器對紙帶的阻力
D．實驗時操作不夠細(xì)，實驗數(shù)據(jù)測量不準(zhǔn)確
（3）已知打點計時器的周期為0.02s，當(dāng)?shù)氐闹亓�加速度為g=9.8m/s²，圖中數(shù)字為各點距起點O的距離，設(shè)重錘為m=0.1kg，當(dāng)打點到B時，重錘的重力勢能減少了0.191 J，動能增加了0.190 J（保留三位有效數(shù)字），據(jù)此可以得出的結(jié)論是：在誤差允許的范圍內(nèi)機械能是守恒的．

Answer 1

分析 根據(jù)相等時間內(nèi)位移逐漸增大確定哪一端與重物相連；重力勢能的減小量等于重力做功大小，根據(jù)某段時間內(nèi)的平均速度等于時間中點的瞬時速度，可以求出C點速度大小，從而進(jìn)一步求出其動能的增加量．在實驗中由于空氣阻力和打點計時器與紙帶間阻力的影響，測得的重力勢能減小量總是略大于動能的增加量．

解答 解：（1）重錘拉著紙帶做加速運動，相等時間內(nèi)的位移越來越大，知實驗時紙帶的左端與重物相連接．
（2）在實驗中，該同學(xué)發(fā)現(xiàn)重錘減少的勢能總是大于重錘增加的動能，原因是空氣對重錘的阻力和打點計時器對紙帶的阻力做功消耗了一部分能量．故選：C．
（3）當(dāng)打點到B時，重錘的重力勢能減少了△E_P=mgh=0.1×9.8×0.1954=0.191J，
動能增加了△E_k=$\frac{1}{2}m{v}_{B}^{2}$-0=$\frac{1}{2}×0.1×（\frac{0.2365-0.1586}{0.04}）^{2}$=0.190J，
據(jù)此可以得出的結(jié)論是在誤差允許的范圍內(nèi)機械能守恒．
故答案為：（1）左；（2）C；（3）0.191，0.190，在誤差允許的范圍內(nèi)機械能是守恒的．

點評 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．重物帶動紙帶下落過程中，除了重力還受到阻力，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．