Question

【题目】在验证机械能守恒的实验中，所用电源的频率为50 Hz，某同学选择了一条理想的纸带，用刻度尺测量时各计数点位置对应刻度尺上的读数如图所示(图中O是打点计时器打的第一个点，A、B、C分别是以每打两个点的时间作为计时单位取的计数点)。查得当地的重力加速度g = 9.80 m/s2。根据纸带求：若重锤质量为m，则重锤从起始下落至B时减少的重力势能为____；动能为____;从以上数据可得的结论是_______________________；产生误差的主要原因是_________________________（结果保留3位有效数字）

Answer 1

【答案】ΔEp| = 1.91 mJ；Ek = 1.88 mJ；在实验误差允许的范围内，重锤重力势能的减少等于其动能的增加，机械能守恒。产生误差的主要原因是重锤下落过程中受到阻力的作用（空气阻力、纸带与限位孔间的摩擦阻力及打点时的阻力）。

【解析】

重力势能的减小量为：△EP=mghOB=1.91m（J）
B点时的速度为：vB＝＝1.94m/s
重锤下落到B点时增加的动能为：△EK＝mvB2＝1.88mJ
根据计算结果可以得出该实验的实验结论：在误差允许的范围内，重锤减小的重力势能等于其动能的增加，验证了机械能守恒定律．
重锤减小的重力势能略大于其增加的动能，其原因是重锤在下落时要受到阻力作用（对纸带的摩擦力、空气阻力），必须克服阻力做功，减小的重力势能等于增加的动能加上克服阻力所做的功．