Question

在一次實驗中，質量為M的重物自由下落，在紙帶上打出一系列的點，如圖所示，（相鄰計數點的時間間隔為T），那么：
（1）紙帶的

左

端與重物相連（填“左”或“右”）．
（2）測出S₁、S₂、S₃，則打點計時器打下計數點B時，物體的速度V_B=

S3-S1

2T

．
（3）從初速為零的起點O到打下計數點B的過程中重力勢能的減少量△E_P=

MgS₂

，此過程中物體的動能的增加量△E_k=

1

2

M(

S3-S1

2T

)2

．
（4）根據某次實驗的測量數據，通過計算得：△E_P=0.490Mm²/s²，△E_k=0.481Mm²/s²，即△E_P＞△E_k．這是因為：

重物下落過程中受到阻力作用，重力勢能的減少量大于動能的增加量

．

Answer 1

分析：書本上的實驗，我們要從實驗原理、實驗儀器、實驗步驟、實驗數據處理、實驗注意事項這幾點去搞清楚．
紙帶法實驗中，若紙帶勻變速直線運動，測得紙帶上的點間距，利用勻變速直線運動的推論，可計算出打出某點時紙帶運動的瞬時速度．從而求出動能．根據功能關系得重力勢能減小量等于重力做功的數值．
該實驗的誤差主要來源于紙帶和打點計時器的摩擦以及空氣阻力的存在．

解答：解：（1）與重物相連的紙帶一端應該先打出點，先打出點的速度較小，從紙帶圖上可以看出是左端．
（2）利用勻變速直線運動的推論得：v_B=

xAC

2T

=

S3-S1

2T

；
（3）從起點O到打下計數點B的過程中重力勢能減少量是：△E_p=mgh=MgS₂．
此過程中物體動能的增加量是：△E_k=

1

2

mvB2=

1

2

M(

S3-S1

2T

)2
（4）因為重物下落過程中受到阻力作用，所以重力勢能的減少量大于動能的增加量．
故答案為：（1）左   （2）

S3-S1

2T

；  （3）MgS₂，

1

2

M(

S3-S1

2T

)2；
（4）重物下落過程中受到阻力作用，重力勢能的減少量大于動能的增加量．

點評：紙帶問題的處理時力學實驗中常見的問題．我們可以紙帶法實驗中，若紙帶勻變速直線運動，測得紙帶上的點間距，利用勻變速直線運動的推論，可計算出打出某點時紙帶運動的瞬時速度和加速度．