Question

8．在用落体法验证机械能守恒定律时，某同学按照正确的操作选得纸带如图2所示．其中O是起始点，A、B、C是打点计时器连续打下的3个点．该同学用毫米刻度尺测量O到A、B、C各点的距离，并记录在图中（单位：cm）

（1）该同学用重锤在OB段的运动来验证机械能守恒，已知重锤质量为1.0kg，当地的重力加速度g=9.80m/s²，根据记录的数据计算或分析重物由O点运动到B点的过程，则该段重锤重力势能的减少量为1.22J，而动能的增加量为1.20J（均保留3位有效数字）
（2）这样验证的系统误差总是使重力势能的减少量大于（“大于”、“等于”、“小于”）动能的增加量，原因是重物下落受到阻力作用，必须克服摩擦力、空气阻力等做功；或者长度测量误差．（至少写出一条原因）

Answer 1

分析 纸带法实验中，若纸带匀变速直线运动，测得纸带上的点间距，利用匀变速直线运动的推论，可计算出打出某点时纸带运动的瞬时速度和加速度，从而求出动能．根据功能关系得重力势能减小量等于重力做功的数值．

解答 解：重力势能减小量：△E_p=mgh=1×9.8×0.1242 J=1.22J
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：
v_B=$\frac{{x}_{AC}}{2T}$=1.55m/s
动能的增量为：
△E_k=$\frac{1}{2}$m${v}_{B}^{2}$=1.20J
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，重力势能没有完全转化为动能．
故答案为：（1）1.22，1.20；
（2）大于，重物下落受到阻力作用，必须克服摩擦力、空气阻力等做功；或者长度测量误差．

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．