Question

15．如图1是在利用重锤下落验证机械能守恒定律的实验中得到的一条纸带．已知打点计时器所用电源的频率为50Hz，当地的重力加速度 g=9.80m/s²，测得所用重物的质量为1.00kg，纸带上0点为打的第一个点，A、B、C、D是某部分连续打出的四个点，它们到0点的距离如图2所示．则由图中数据可知，打点计时器打下计数点C时，物体的速度V_C=3.90m/s；重物由0点运动到C点的过程中，重力势能的减少量等于7.62J，动能的增加量等于7.61J（取三位有效数字）．

实验结果发现动能增量不等于重力势能的减少量；造成这种现象的主要原因是C
A．选用的重锤质量过大
B．数据处理时出现计算错误
C．空气对重锤的阻力和打点计时器对纸带的阻力
D．实验时操作不够细，实验数据测量不准确．

Answer 1

分析 根据某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度求出C点速度大小，从而得出动能的增加量，根据下降的高度求出重力势能的减小量．
根据实验的原理确定实验误差的来源．

解答 解：C点的瞬时速度为：${v}_{C}=\frac{{x}_{BD}}{2T}=\frac{0.8578-0.7018}{0.04}m/s$=3.90m/s，
则动能的增加量为：$△{E}_{k}=\frac{1}{2}m{{v}_{C}}^{2}$=$\frac{1}{2}×1×3．{9}^{2}$=7.61J；
重力势能的减小量为：△E_p=mgh=1×9.8×0.7776J=7.62J．
实验结果发现动能增量不等于重力势能的减少量；造成这种现象的主要原因是空气对重锤的阻力和打点计时器对纸带的阻力．故选：C．
故答案为：3.90，7.62，7.61，C．

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、所测数据、误差分析等，会起到事半功倍的效果；并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．