Question

20．在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的一次實(shí)驗(yàn)中，質(zhì)量m=1kg的重物自由下落，在紙帶上打出一系列的點(diǎn)，如圖所示（相鄰記數(shù)點(diǎn)時(shí)間間隔為0.02s），那么：
（1）打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下計(jì)數(shù)點(diǎn)B時(shí)，物體的速度v_B=0.98m/s；
（2）從起點(diǎn)P到打下計(jì)數(shù)點(diǎn)B的過程中物體的重力勢(shì)能減少量△E_P=0.49J，此過程中物體動(dòng)能的增加量△E_k=0.48J；（g取9.8m/s²）
（3）通過計(jì)算，數(shù)值上△E_P＞△E_k，這是因?yàn)榧垘Ш椭劐N運(yùn)動(dòng)過程中受阻力做功．

Answer 1

分析 利用在勻變速直線運(yùn)動(dòng)中，中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度等于該過程中的平均速度來(lái)求B的速度大小，然后根據(jù)動(dòng)能、勢(shì)能定義進(jìn)一步求得動(dòng)能和勢(shì)能的變化情況．
動(dòng)能的增加量：$\frac{1}{2}$mv²，重力勢(shì)能的減小量：mgh；由于物體下落過程中存在摩擦阻力，因此動(dòng)能的增加量小于勢(shì)能的減小量．

解答 解：（1）中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度等于該過程中的平均速度來(lái)求B的速度大小：
v_B=$\frac{（7.06-3.14）×0.01}{2×0.02}$=0.98m/s
（2）從起點(diǎn)P到打下計(jì)數(shù)點(diǎn)B的過程中物體的重力勢(shì)能減少量△E_p=mgh=1×10×5.01×10^-2=0.49J
此過程中物體動(dòng)能的增加量△E_k=$\frac{1}{2}$m${v}_{B}^{2}$=$\frac{1}{2}$×1×0.98²=0.48J，
（3）通過計(jì)算可以看出△E_P＞△E_K，這是因?yàn)榧垘Ш椭劐N運(yùn)動(dòng)過程中受阻力做功，
故答案為：（1）0.98m/s；（2）0.49J，0.48J；（3）紙帶和重錘運(yùn)動(dòng)過程中受阻力做功

點(diǎn)評(píng) 正確解答實(shí)驗(yàn)問題的前提是明確實(shí)驗(yàn)原理，從實(shí)驗(yàn)原理出發(fā)分析實(shí)驗(yàn)所測(cè)數(shù)據(jù)，得出要探究的結(jié)論．