Question

（1）在《验证机械能守恒定律》的实验中，打点计时器所用电源为50Hz，当地重力加速度的值为9.80m/s²，测得所用重物的质量为1.00kg，甲、乙、丙三学生分别用同一装置打出三条纸带，量出各纸带上第1、2两点间的距离分别为0.18cm、0.19cm、0.25cm，从纸带中可看出______学生在操作上肯定有错误，可能的原因是______．
（2）在一次实验中，质量m=1kg的重物自由下落，在纸带上打出一系列的点，如图所示（相邻计数点时间间隔为0.02s），单位cm，那么纸带的______端与重物相连； 打点计时器打下计数点B时，物体的速度v_B=______； 从起点O到打下计数点B的过程中重力势能减少量△E_P=______； 此过程中物体动能的增加量△E_K=______（g=9.80m/s²）； 通过计算，数值上△E_P______△E_K（填“＞”、“=”、或“＜”），这是因为______；实验的结论是______．

Answer 1

【答案】分析：（1）解决实验问题首先要掌握该实验原理，了解实验的仪器、操作步骤和数据处理以及注意事项，这样才能真正的了解具体操作的含义，正确分析误差产生的原因．
（2）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，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）打点计时器的打点频率为50 Hz，打点周期为0.02 s，重物开始下落后，在第一个打点周期内重物下落的高所以所选的纸带最初两点间的距离接近2 mm，量出各纸带上第一、二两点间的距离分别为0.18cm，0.19cm和0.25cm，可以看出丙同学在操作上误差较大，具体原因就是先释放纸带后接电源，打点一个点时已经有了速度，导致开始两点之间的距离大于2mm．
故答案为：丙；先放手后插电源．
（2）物体下落时做加速运动，因此所打点距会越来越大，故纸带的左端与重物相连；
根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度有：

根据功能关系可知，当打点计时器打在B点时，重锤的重力势能的减少量为：
△E_P=mgh=1.0×9.8×0.05J=0.49J

由此可知重力势能的减小量大于动能的增加量，其原因是物体下落过程中存在阻力，因此在误差范围内物体机械能守恒．
故答案为：左，0.975m/s，0.49J，0.48J，＞，运动过程存在阻力，在误差允许的范围内机械能守恒．
点评：运用运动学公式和动能、重力势能的定义式解决问题是该实验的常规问题，对于验证实验，我们有时也需要实验原理、测量数据等各个方面分析产生误差的原因．