Question

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，在纸带上打出了一系列的点，如图所示，相邻记数点时间间隔为0.02s，长度单位是cm，g取9.8m/s²．求：
（1）打点计时器打下记数点B时，物体的速度V_B=

0.972m/s

（2）从点O到打下记数点B的过程中，物体重力势能的减小量△E_P=

0.476J

，动能的增加量△E_K=

0.473J

但实验中总存在误差，其原因是

各种阻力做功，机械能转化为内能

．（取3位有效数字）

Answer 1

分析：（1）纸带实验中，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；
（2）根据速度大小可以求出动能．根据功能关系得重力势能减小量等于重力做功的数值．由于纸带通过时受到较大的阻力和重锤受到的空气阻力，重力势能有相当一部分转化给摩擦产生的内能，所以重力势能的减小量明显大于动能的增加量．

解答：解：（1）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：
vB=

sAC

2T

=0.972m/s
故答案为：0.972m/s．
（2）物体重力势能减小量△E_P=mgh=1×9.8×0.0486=0.476J
动能的增加量△E_k=

1

2

m

v

2 B

=0.473J
由于纸带通过时受到较大的阻力和重锤受到的空气阻力，重力势能有相当一部分转化给摩擦产生的内能，所以重力势能的减小量明显大于动能的增加量．
故答案为：0.972m/s，0.476J，0.473，各种阻力做功，机械能转化为内能．

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．