Question

某同学验证机械能守恒定律的实验步骤以及所测量的数据如下：
A．将打点（或电火花）计时器竖直安装在铁架台上
B．接通电源，再松开纸带，让重物自由下落
C．取下纸带，再换一条新纸带，重复以上实验步骤
D．将纸带固定在重物上，让纸带穿过打点计时器，用手提着纸带使重物静止
E．选取一条理想纸带（所选纸带如图所示），用刻度尺测出物体下落的高度OA、OB、OC、OD、OE（图中O点是计时器打出的第一点），并计算出相应的瞬时速度v_A、v_B、v_C…
F．分别计算出mv_n²/2与mgh_n，在误差允许范围内，看是否相等

请完成下列问题：
（1）上述实验步骤合理的顺序是

A、D、B、C、E、F

．
（2）质量为1kg的重锤从开始下落到打B点时，减少的重力势能E_P为

1.91J

；重锤下落到打B点时，增加的动能E_K为

1.84J

．
（3）通过计算，数值上△E_p

略大于

△E_k（填“略大于”“略小于”“等于”），这是因为

重锤下落过程中有阻力做负功，重锤的重力势能有少量损失

．

Answer 1

分析：（1）实验步骤要符合事物发展逻辑，要有利于操作和减小实验误差，在明确实验原理的情况下奔着这个原则即可正确安排实验步骤．
（2）利用在匀变速直线运动中，中间时刻的瞬时速度等于该过程中的平均速度来求B的速度大小，然后根据动能、势能定义进一步求得动能和势能的变化情况．
（3）由于物体下落过程中存在摩擦阻力，因此动能的增加量小于势能的减小量．

解答：解：（1）在明确实验原理的前提下，先安装实验器材，然后再进行实验，故具体步骤为：A、D、B、C、E、F．
答案为：A、D、B、C、E、F．
（2）重锤从开始下落到B点时，减少的重力势能E_P：mgh=1.91J．
重物在B点的速度为：v_B=

SAC

2×0.02

=

15.5×10-2

0.04

m/s=3.875m/s
增加的动能为：EK=

1

2

mv2B=1.84J
故答案为：1.91J，1.84J．
（3）由于重物下落过程中存在空气阻力，重物克服阻力做功消耗能量，故由动能定理可知，增加的动能小于减小的势能！因此△E_p 略大于△E_k．
故答案为：略大于，重锤下落过程中有阻力做负功，重锤的重力势能有少量损失．

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需实验器材、实验步骤、所测数据等，会起到事半功倍的效果．