Question

12．“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，采用重物自由下落的方法

（1）已知電火花計(jì)時(shí)器所用電源頻率為50hZ，當(dāng)?shù)氐闹亓�加速度g=9.8m/s2，所用重物的質(zhì)量為200g，實(shí)驗(yàn)中選取一條符合實(shí)驗(yàn)要求的紙帶如圖所示．O為紙帶下落的起始點(diǎn)，A、B、C為紙帶上選取的三個(gè)連續(xù)點(diǎn)．計(jì)算B點(diǎn)的速度時(shí)，甲同學(xué)用v_B²=2gs_OB，乙同學(xué)用v_B=$\frac{s_{AC}}{2T}$．其中所選擇方法正確的是乙（選填“甲”或“乙”）同學(xué)．重物由O運(yùn)動(dòng)到B時(shí)動(dòng)能的增加量等于0.369J、重力勢(shì)能的減少量0.384J（計(jì)算結(jié)果均保留3為有效數(shù)字）
（2）實(shí)驗(yàn)中，重物減少的重力勢(shì)能總是大于增加的動(dòng)能，造成這種現(xiàn)象的主要原因時(shí)克服空氣對(duì)重錘和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器對(duì)紙帶的阻力做功．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)某段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度求出B點(diǎn)的瞬時(shí)速度，從而得出動(dòng)能的增加量，根據(jù)下降的高度求出重力勢(shì)能的減小量．
（2）由于要克服空氣阻力和摩擦阻力做功，所以重錘減少的勢(shì)能總是大于重錘增加的動(dòng)能．

解答 解：（1）計(jì)算B點(diǎn)瞬時(shí)速度時(shí)，若按甲同學(xué)的方法用v_B²=2gS_OB，即認(rèn)為紙帶下落的加速度為g，則不需要計(jì)算速度v_B的值也會(huì)有：$\frac{1}{2}$mv_B²=mgs_OB，故甲的數(shù)據(jù)處理方法錯(cuò)誤，應(yīng)該選用乙同學(xué)的：某段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度．
v_B=$\frac{{S}_{AC}}{2T}$=$\frac{（23.13-15.55）×1{0}^{-2}}{2×0.02}$=1.92m/s
則重物由O運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)動(dòng)能的增加量$\frac{1}{2}$mv_B²=$\frac{1}{2}×$0.2×（1.92）²=0.369J
重力勢(shì)能的減小量mgh=mgs_OB=0.2×10×0.192=0.384J
（2）實(shí)驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)重錘減少的勢(shì)能總是大于重錘增加的動(dòng)能，造成這種現(xiàn)象的主要原因是要克服空氣對(duì)重錘和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器對(duì)紙帶的阻力做功．
故答案為：（1）乙； 0.369；  0.384．  
（2）克服空氣對(duì)重錘和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器對(duì)紙帶的阻力做功

點(diǎn)評(píng) 本題考查利用找點(diǎn)計(jì)時(shí)器驗(yàn)證機(jī)械能守恒的實(shí)驗(yàn)； 要注意掌握紙帶問題的處理； 在紙帶法實(shí)驗(yàn)中，若紙帶勻變速直線運(yùn)動(dòng)，測(cè)得紙帶上的點(diǎn)間距，利用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論，可計(jì)算出打出某點(diǎn)時(shí)紙帶運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度，計(jì)算過程中要注意單位的換算．