Question

18．在用落體法驗證機械能守恒定律時，某同學(xué)按照正確的操作選得紙帶如圖，其中O點是打下的第一個點（起始點），A、B、C是打點計時器連續(xù)打下的3個點．該同學(xué)用毫米刻度尺測量O到A、B、C各點的距離分別為9.51cm、12.42cm、15.7cm，并記錄在圖中（單位cm）．

①這三個數(shù)據(jù)中不符合有效數(shù)字讀數(shù)要求的是OC（選填：OA、OB、OC），OC應(yīng)記作15.70．
②該同學(xué)用重錘在OB段的運動來驗證機械能守恒，重錘質(zhì)量1.00kg，已知當(dāng)?shù)氐闹亓�加速度g=9.80m/s²，則OB段重錘重力勢能的減少量為1.22J，動能的增加量為1.20J（計算結(jié)果保留3位有效數(shù)字）．
③這樣驗證總會出現(xiàn)重力勢能的減少量大于動能的增加量，原因是因為有摩擦生熱，減少的重力勢能一部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能．

Answer 1

分析 根據(jù)重錘下落的高度求出重力勢能的減小量，根據(jù)某段時間內(nèi)的平均速度等于中間時刻的瞬時速度得出B點的瞬時速度，從而得出動能的增加量．

解答 解：①刻度尺的讀數(shù)需讀到最小刻度的后一位，三個數(shù)據(jù)中不符合有效數(shù)字讀數(shù)要求的OC段，應(yīng)讀作：15.70．
②對于OB段，重錘重力勢能的減小量△E_p=mgh_OB=1×9.80×0.1242J≈1.22J；
B點的瞬時速度${v}_{B}=\frac{{x}_{AC}}{2T}=\frac{（15.7-9.51）×1{0}^{-2}}{0.04}$=1.55m/s，則動能的增加量$△{E}_{k}=\frac{1}{2}m{v}^{2}=\frac{1}{2}×1×1.5{5}^{2}$=1.20J．
③重力勢能的減小量大于動能的增加量，原因是減小的重力勢能一部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能．
故答案為：（1）①OC   15.70cm
②1.22   1.20
③大于  因為有摩擦生熱，減少的重力勢能一部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能

點評 紙帶問題的處理時力學(xué)實驗中常見的問題．我們可以紙帶法實驗中，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，這是紙帶法實驗中考查的重點．