Question

16．如圖1是《驗證機械能守恒定律》的實驗裝置和圖2實驗后選取的一條紙帶，O為打出的第一個點，A、B、C為從合適位置開始選取的三個連續點（其它點未畫出），打點計時器每隔0.02s打一個點．

（1）若重錘的質量為0.5kg，當地重力加速度g=9.8m/s²，由紙帶上給的數據可算出（計算結果保留2位有效數字）
①從O點下落到B點的過程中，重力勢能減少了0.86 J，
②打B點時重錘的動能為0.81J；
（2）試指出造成第（1）問中①②計算結果不相等的原因是紙帶和打點計時器限位孔之間有摩擦以及空氣阻力．

Answer 1

分析 （1）驗證機械能守恒時，我們驗證的是減少的重力勢能△Ep=mgh和增加的動能△E_k=$\frac{1}{2}$mv²間的關系，所以我們要選擇能夠測h和v的數據．
減少的重力勢能△Ep=mgh，增加的動能△E_k=$\frac{1}{2}$mv²，v可由從紙帶上計算出來．
（2）分析實驗中誤差原因，明確阻力作用使減小的重力勢能部分轉化為了內能．

解答 解：（1）①從O點下落到B點的過程中，減少的重力勢能△E_p=mgh=0.5×9.8×17.60×10^-2=0.86J
②根據勻變速直線運動中時間中點的速度等于該過程中的平均速度，可以求出打紙帶上B點時小車的瞬時速度大�。�
v_B=$\frac{{x}_{AC}}{2T}$=$\frac{0.2299-0.1579}{2×0.02}$=1.8m/s
增加的動能△E_k=$\frac{1}{2}$mv_B²=$\frac{1}{2}$×0.5×（1.8）²=0.81J
（2）△E_p＞△E_k的原因是由于紙帶和打點計時器限位孔之間有摩擦以及空氣阻力．
故答案為：（1）0.86，0.81
（2）紙帶和打點計時器限位孔之間有摩擦以及空氣阻力．

點評 本題考查驗證機械能守恒定律的實驗，要注意明確實驗原理，能根據下落的高度求解重力勢能減小量，同時根據平均速度求出速度，再表示出動能，即可分析機械能是否守恒．