Question

16．在用打点计时器验证“机械能守恒定律”的实验中，使质量为m=1.00kg重物自由下落，打点计时器在纸带上打出一系列的点，选取一条符合实验要求的纸带如图所示．O为第一个点，A、B、C为从合适位置开始选取的三个点．已知打点计时器每隔0.02s打一个点，当地的重力加速度为g=9.80m/s²，那么：

①纸带的左（选填“左”或“右”）端与重物相连；
②根据下图上所得的数据，应取图中O点到B点来验证机械能守恒定律；
③从O点到所取点，重物重力势能减少量△E_p=1.88J，动能增加量△E_k=1.84J（结果取三位有效数字）．
④通过计算发现，△E_p大于△E_k（选填“小于”、“大于”或“等于”），这是因为重物下落过程中受到阻力作用．

Answer 1

分析 ①重物下落时做匀加速运动，故纸带上的点应越来越远，根据这个关系判断那一端连接重物．
②验证机械能守恒时，我们验证的是减少的重力势能△Ep=mgh和增加的动能△Ek=$\frac{1}{2}m{v}^{2}$之间的关系，所以我们要选择能够测h和v的数据．
③减少的重力势能△Ep=mgh，增加的动能△Ek=$\frac{1}{2}m{v}^{2}$，v可由从纸带上计算出来．
④根据实验结果分析，明确误差来源．

解答 解：①重物下落时做匀加速运动，故纸带上的点应越来越远，故应该是左端连接重物．
②验证机械能守恒时，我们验证的是减少的重力势能△Ep=mgh和增加的动能△Ek=$\frac{1}{2}m{v}^{2}$之间的关系，所以我们要选择能够测h和v的数据．故选B点．
③减少的重力势能△Ep=mgh=1×9.8×19.2×10^-2=1.88J
v_B=$\frac{{x}_{AC}}{2T}$=$\frac{（23.28-15.55）×1{0}^{-2}}{2×0.02}$=1.9325m/s
所以：增加的动能△Ek=$\frac{1}{2}m{v}^{2}$=$\frac{1}{2}×9.8×1.932{5}^{2}$=1.84J
④由计算可知，动能的增加量小于重力势能的减小量；是因为重物下落过程中受到阻力的作用；
故答案为：①左；②B；③1.88；1.84④大于 重物下落过程中受到阻力作用（或克服阻力做功）

点评 本题考查验证机械能守恒定律的实验；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测数据，如何测量计算，会起到事半功倍的效果．