Question

11．在用重锤下落来验证机械能守恒时，某同学按照正确的操作选得纸带如图所示，其中O是起始点，A、B、C、D、E时打点计时器连续打下的5个点，打点频率为50Hz，该同学用毫米刻度尺测量O到A、B、C、D、E各点的距离，并记录在图中（单位：cm）
（1）图中五个数据中不符合有效数字读数要求的是B（填A、B、C、D或E）点到O点的距离；
（2）若重锤质量m=2.00×10^-1kg，重力加速度g=9.80m/s²，由图中给出的数据，可得出从O点到打下D点，重锤重力势能的减少量为0.380J，而动能的增加量为0.376J（均保留三位有效数字），上述两空数据不相等的原因是下落过程中受到摩擦等阻力作用．

Answer 1

分析 根据下降的高度求出重力势能的减小量，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D点的速度，从而得出动能的增加量．

解答 解：（1）每个数据小数点后面保留两位小数，可知B不符合读数要求．
（2）从O点到打下D点，重锤重力势能的减少量为：
△E_p=mgh=0.2×9.8×0.1941J≈0.380J
D点的瞬时速度为：
${v}_{D}=\frac{{x}_{CE}}{2T}=\frac{0.2347-0.1571}{0.04}m/s$=1.94m/s
则动能的增加量为：
$△{E}_{k}=\frac{1}{2}m{{v}_{D}}^{2}=\frac{1}{2}×0.2×1.9{4}^{2}$J≈0.376J．
上述两空数据不相等的原因是下落过程中受到摩擦等阻力作用．
故答案为：（1）B；（2）0.380，0.376；（3）下落过程中受到摩擦等阻力作用．

点评 解决本题的关键掌握纸带的处理方法，会通过纸带求解瞬时速度，从而得出动能的增加量，会根据下降的高度求解重力势能的减小量．