Question

15．如圖1是在利用重錘下落驗證機械能守恒定律的實驗中得到的一條紙帶．已知打點計時器所用電源的頻率為50Hz，當?shù)氐闹亓�加速�?nbsp;g=9.80m/s²，測得所用重物的質量為1.00kg，紙帶上0點為打的第一個點，A、B、C、D是某部分連續(xù)打出的四個點，它們到0點的距離如圖2所示．則由圖中數(shù)據(jù)可知，打點計時器打下計數(shù)點C時，物體的速度V_C=3.90m/s；重物由0點運動到C點的過程中，重力勢能的減少量等于7.62J，動能的增加量等于7.61J（取三位有效數(shù)字）．

實驗結果發(fā)現(xiàn)動能增量不等于重力勢能的減少量；造成這種現(xiàn)象的主要原因是C
A．選用的重錘質量過大
B．數(shù)據(jù)處理時出現(xiàn)計算錯誤
C．空氣對重錘的阻力和打點計時器對紙帶的阻力
D．實驗時操作不夠細，實驗數(shù)據(jù)測量不準確．

Answer 1

分析 根據(jù)某段時間內的平均速度等于中間時刻的瞬時速度求出C點速度大小，從而得出動能的增加量，根據(jù)下降的高度求出重力勢能的減小量．
根據(jù)實驗的原理確定實驗誤差的來源．

解答 解：C點的瞬時速度為：${v}_{C}=\frac{{x}_{BD}}{2T}=\frac{0.8578-0.7018}{0.04}m/s$=3.90m/s，
則動能的增加量為：$△{E}_{k}=\frac{1}{2}m{{v}_{C}}^{2}$=$\frac{1}{2}×1×3．{9}^{2}$=7.61J；
重力勢能的減小量為：△E_p=mgh=1×9.8×0.7776J=7.62J．
實驗結果發(fā)現(xiàn)動能增量不等于重力勢能的減少量；造成這種現(xiàn)象的主要原因是空氣對重錘的阻力和打點計時器對紙帶的阻力．故選：C．
故答案為：3.90，7.62，7.61，C．

點評 正確解答實驗問題的前提是明確實驗原理，從實驗原理出發(fā)進行分析所需實驗器材、所測數(shù)據(jù)、誤差分析等，會起到事半功倍的效果；并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．