Question

某同学在做“验证机械能守恒定律”的实验时，用质量m=1kg的物体自由下落，通过打点计时器在纸带上记录运动过程，所接电源为50Hz的交流电源，纸带上O点为重锤自由下落时纸带打点的起点，选取连续的几个点为计数点A、B、C、D．各计数点与O点距离如图所示，单位为mm，g=9.8m/s²，从开始下落算起，打点计时器记录B点时，重锤动能的增量△E_kB=

0.48J

（取2位有效数字），重锤势能减少△E_P=

0.49J

（取2位有效数字），通过多次计算，将发现数值△E_P略

大于

△E_K（选填“大于”、“等于”、“小于”），造成这个结果的主要原因是

重锤下落过程中克服阻力做功，机械能有损失

．

Answer 1

分析：根据匀变速直线运动中中间时刻的瞬时速度等于该过程中的平均速度可以求出B点速度，从而进一步求出动能的增量，根据重力做功和重力势能的关系可以求出重锤势能减少的减少量；根据小球下落过程中的功能关系可以判断△E_P和E_k的大小关系，进一步判断机械能是否守恒．

解答：解：根据匀变速直线运动中中间时刻的瞬时速度大小等于该过程中的平均速度大小，因此有：
vB=

xAC

2T

=0.98m/s
所以动能的变化量为：
△Ek=

1

2

m

v

2 B

=0.48J
重力做功等于重力势能的减小量，因此有：
△E_P=mgh_OB=0.49J
由于小球下落过程中，受到摩擦阻力作用，因此重力势能没有全部转为动能，一部分被克服阻力做功消耗掉了，机械能有损失，因此重力势能的减小量大于动能的增加量．
故答案为：0.48J，0.49J，大于，重锤下落过程中克服阻力做功，机械能有损失．

点评：能够清楚该实验的工作原理和实验步骤，熟练应用匀变速直线运动规律来解决纸带问题是力学实验中常见的问题，计算要注意单位的换算．