Question

13．某同學采用重物自由下落的方法“驗證機械能守恒定律”，如圖甲所示．打點計時器所用電源頻率為50Hz，當地重力加速度的值為9.80m/s²，測得所用重物的質量為1.00kg．若按實驗要求正確地選出紙帶進行測量，量得連續三點A、B、C到第一個點O的距離如圖乙所示，那么         
（1）紙帶的左（選填“左”或“右”）端與重物相連；
（2）從起點O到計數點B的過程中，重物的重力勢能減少量△E_p=0.48J，此過程中重物動能的增加量△E_k=0.47J．
（3）通過計算，數值上△E_p＞△E_k，這是因為摩擦阻力和空氣阻力的存在．．

Answer 1

分析 （1）根據紙帶的疏密程度可確定哪端與重物相連；
（2）根據下降的高度求出重力勢能的減小量，根據平均速度可求得B點的瞬時速度，再根據動能公式可求得動能；
（3）由于阻力的存在，重力勢能的減小量要略大于動能的增加量．

解答 解：（1）重物拖著紙帶做加速運動，相等時間內的位移逐漸增大，可知紙帶的左端與重物相連．
（2）從打下點A到打下點B的過程中重力勢能的減少量△E_p=mgh_AB=1×9.8×4.86×10^-2J=0.48J．
B點的速度等于中間時刻的瞬時速度，故v_B=$\frac{7.02-3.13}{2×0.02}×1{0}^{-2}$=0.97m/s； 則動能E_K=$\frac{1}{2}$mv_B²=$\frac{1}{2}×1×（0.97）^{2}$=0.47J；
（3）動能的增加量△E_k最有可能小于勢能的減少量△E_p，產生這種現象的原因可能是摩擦阻力和空氣阻力的存在．
故答案為：（1）左，（2）0.48J；0.47J；（3）摩擦阻力和空氣阻力的存在

點評 解決本題的關鍵掌握驗證機械能守恒定律的實驗原理，掌握紙帶的處理方法，知道實驗誤差形成的原因，能根據紙帶分析重力勢能和動能變化間的關系是解題的關鍵．