Question

9．在用打点计时器验证机械能守恒定律的实验中，使质量为m=1kg的重物自由下落，打点计时器在纸带上打出一系列的点，选取一条符合实验要求的纸带如图所示．O为第一个点，A、B、C为从合适位置开始选取的三个连续点（其他点未画出）．已知打点计时器每隔0.02s打一个点，当他的重力加速度为 9.8m/s²，那么：
（1）纸带的左端（填“左”或“右”）与重物相连；
（2）根据图上所得的数据，应取图中O点到B点来验证机械能守恒定律；该点的速度是：1.94m/s．（结果取3位有效数字）
（3）从O点到（2）间中所取的点，重物重力势能的减少量△E_p=1.88J；动能增加量△E_k=1.88J．（结果取3位有效数字）
（4）实验结论是：在误差允许的范围内，重物下落过程中机械能守恒

Answer 1

分析 （1）重物下落时做匀加速运动，故纸带上的点应越来越远，根据这个关系判断那一端连接重物．
（2）验证机械能守恒时，我们验证的是减少的重力势能△E_p=mgh和增加的动能△E_k=$\frac{1}{2}$mv²之间的关系，所以我们要选择能够测h和v的数据．
（3）减少的重力势能△E_p=mgh，增加的动能△E_k=$\frac{1}{2}$mv²，v可由从纸带上计算出来．
（4）分析实验数据，然后得出结论．

解答 解：（1）重物下落时做匀加速运动，故纸带上的点应越来越远，故应该是左端连接重物．
（2）验证机械能守恒时，我们验证的是减少的重力势能△Ep=mgh和增加的动能△E_k=$\frac{1}{2}$mv²之间的关系，所以我们要选择能够测h和v的数据．故选B点．
打下B点时的速度：v_B=$\frac{AC}{2T}$=$\frac{0.2329-0.1555}{2×0.02}$≈1.94m/s；
（3）到B点重物减少的重力势能：△E_P=mgh=1×9.8×0.1925≈1.88J，
重物增加的动能△E_k=$\frac{1}{2}$mv²=$\frac{1}{2}$×1×1.94²=1.88J；
（4）由以上分析可知，△E_P=：△E_K，由此可知，在误差允许的范围内，重物下落过程中机械能守恒；
故答案为：（1）左；（2）B；（3）1.88J；1.88J；（4）在误差允许的范围内，重物下落过程中机械能守恒．

点评 正确解答实验问题的前提是明确实验原理，从实验原理出发进行分析所测数据，如何测量计算，会起到事半功倍的效果．