Question

9．在用落体法验证动能定理时，某同学按照正确的操作选得纸带如图．其中O是打下的第一个点（起始点），A、B、C是纸带上的3个计数点．每两个计数点间还有四个点未画出，该同学用毫米刻度尺测量O到A、B、C各点的距离分别为4.92cm、19.62cm、44.1cm，并记录在图中（单位cm）．

（1）这三个数据中不符合有效数字读数要求的是OC（选填：OA、OB、OC），应记作15.70cm．
（2）实验时，应该先接通电源，再释放纸带（填：释放纸带或接通电源）．
（3）两个计数点之间的时间0.1s
（4）该同学用重锤在OB段的运动来验证动能定理，重锤质量1kg，已知当地的重力加速度g=10m/s²，则OB段重锤重力做功为1.96 J，动能的增加量为1.92 J（计算结果保留3位有效数字）．
（5）这样验证总会出现重力所做的功大于动能的增加量（填“大于”、“等于”、“小于”），原因是纸带于限位孔之间有摩擦阻力．

Answer 1

分析 （1）毫米刻度尺最小刻度是1mm，所以需要估读到下一位．
（2）明确打点计时器的工作原理，知道纸带要从零开始下落；
（3）根据打点周期和选定的计数点进行分析，即可得出时数点之间的时间间隔；
（4）动能的增加量：$\frac{1}{2}$mv²，势能的减小量：mgh；由于物体下落过程中存在摩擦阻力，因此动能的增加量小于势能的减小量．
（5）根据原理的设制分析实验误差．

解答 解：（1）毫米刻度尺测量长度，要求估读即读到最小刻度的下一位．
这三个数据中不符合有效数字读数要求的是OC段：15.7，应记作15.70cm．
（2）实验时为了保证物体从零开始运动，应先接通电源，再释放纸带；
（3）因两计数点之间有四个点没有画出，故说明中间有五个间隔；每两个计时点间的时间间隔为0.02s；故计数点之间的时间间隔为0.1s；
（4）重力势能减小量△E_p=mgh=9.8×0.1962×1 J=1.96J
中间时刻的瞬时速度等于该过程中的平均速度来求B的速度大小：
v_B=$\frac{{s}_{AC}}{0.02×2}$=$\frac{0.441-0.0492}{2×0.1}$=1.96m/s；
E_kB=$\frac{1}{2}$mv_B²=$\frac{1}{2}$×1×1.96²=1.92J；
（3）由于物体下落过程中存在摩擦阻力，因此势能的减小量大于动能的增加量，
故填：大于；因为有摩擦阻力，导致减少的重力势能一部分转化为内能．
故答案为：（1）OC，15.70
（2）接通电源 释放纸带；
（3）0.1；
（4）1.96；1.92；
（5）大于；带于限位孔之间有摩擦阻力

点评 正确解答实验问题的前提是明确实验原理，从实验原理出发进行分析所需实验器材、实验步骤、所测数据等，会起到事半功倍的效果．