Question

在“驗證機械能守恒定律”的實驗中，打點計時器接在6V、50Hz的交流電源上，自由下落的重錘質量為1kg，打下一條理想的紙帶如圖所示，取g=9.8m/s²，O為始起點，則：
（1）打點計時器打B點時，重錘下落的速度V_B=

 

m/s，
（2）從始起點O到打B點的過程中，重錘的重力勢能減少量
△E_p=

 

J，動能的增加量△E_k=

 

J（保留兩位有效數字）．△E_p＞△E_k的原因是

 

．

Answer 1

分析：根據勻變速直線運動中中間時刻的瞬時速度等于該過程中的平均速度可以求出B點速度，從而進一步求出動能的增量，根據重力做功和重力勢能的關系可以求出重錘勢能減少的減少量；根據小球下落過程中的功能關系可以判斷△E_P和E_k的大小關系，進一步判斷機械能是否守恒．

解答：解：（1）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D點時小車的瞬時速度大小．
v_B=

XAC

tAC

=

0.0706-0.0314

2×0.02

=0.98m/s
（2）重力做功等于重力勢能的減小量，因此有：
△E_P=mgh_OB=1×9.8×0.0501=0.49J
動能的增加量為：△E_k=

1

2

m

v

2 B

=

1

2

×1×（0.98）²=0.48J
△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）0.98；（2）0.49；0.48；由于紙帶和打點計時器限位孔之間有摩擦以及空氣阻力．

點評：能夠清楚該實驗的工作原理和實驗步驟，熟練應用勻變速直線運動規律來解決紙帶問題是力學實驗中常見的問題，計算要注意單位的換算．