Question

15．在验证机械能守恒定律的实验中，质量m=1kg的重锤自由下落，在纸带上打出一系列的点，如图所示，相邻计数点的时间间隔为0.02s，长度单位为：cm，当地的重力加速度g=9.80m/s²．那么：
①纸带的左端与重物相连（填“左”或“右”）．
②从起点O到打下计数点B的过程中，重力势能的减小量为△E_P=0.47J，物体动能的增加量△E_K=0.46J．（均取两位有效数字）
③通过计算，数值△E_P与△E_K并不相等，这是因为物体下落过程中受阻力作用．

Answer 1

分析 纸带法实验中，若纸带匀变速直线运动，测得纸带上的点间距，利用匀变速直线运动的推论，可计算出打出某点时纸带运动的瞬时速度和加速度，从而求出动能．根据功能关系得重力势能减小量等于重力做功的数值．

解答 解：（1）从纸带上可以看出0点为打出来的第一个点，速度为0，重物自由下落，初速度为0，所以应该先打出0点，而与重物相连的纸带在下端，应该先打点．所以纸带的左端应与重物相连．
（2）重力势能减小量为：△E_p=mgh=9.8×0.0480J=0.47 J．
利用匀变速直线运动的推论：v_B=$\frac{（6.91-3.07）×0.01}{2×0.02}$m/s=0.96m/s
E_kB=$\frac{1}{2}$mv_B²=$\frac{1}{2}$×1×（0.96）²=0.46 J
（3）通过计算，数值△E_P与△E_k并不相等，这是因为物体下落过程中受阻力作用．
故答案为：（1）左；（2）0.47，0.46； （3）物体下落过程中受阻力作用．

点评 纸带的处理在高中实验中用到多次，需要牢固的掌握．实验原理是比较减少的重力势能和增加的动能之间的关系，围绕实验原理记忆实验过程和出现误差的原因．