Question

13．在《驗證機械能守恒定律》的實驗中，質量m為1.0kg的重物自由下落，帶動紙帶打出一系列的點，如圖所示．相鄰計數點間的時間間隔為0.02s，距離單位為cm．g取9.80m/s²．結果保留2位有效數字．
（1）有下列器材可供選擇：
A．鐵架臺   B．打點計時器   C．復寫紙   D．紙帶   E．低壓交流電源
F．天平     G．重物         H．秒表     I．開關    J．米尺        K．導線
（2）打點計時器打下計數點B時，物體的速度v_B=0.98m/s；
（3）從起點O到打下計數點B的過程中物體的動能增加量△E_K=0.48J，勢能減少量△E_P=0.49J．
（4）數值上△Ek＜△Ep，這是因為重物下落要克服阻力做功消耗重力勢能．

Answer 1

分析 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，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：（2）利用勻變速直線運動的推論
v_B=$\frac{{x}_{AC}}{2T}$=$\frac{0.0706-0.0314}{2×0.02}$=0.98m/s；
（3）重力勢能減小量△E_p=mgh=1×9.8×0.0501J=0.49 J．
E_kB=$\frac{1}{2}$mv_B²=0.48 J．
（4）通過計算，數值△E_P大于△E_k，這是因為物體下落過程中受阻力作用．
故答案為：（2）0.98；（3）0.48； 0.49；（4）重物下落要克服阻力做功消耗重力勢能．

點評 運用運動學公式和動能、重力勢能的定義式解決問題是該實驗的常規(guī)問題．要注意單位的換算．要知道重物帶動紙帶下落過程中能量轉化的過程和能量守恒．