Question

在验证机械能守恒定律的实验中，质量m=1kg的重物自由下落，在纸带上打出了一系列的点，如图所示，相邻记数点间的时间间隔为0.02s，长度单位是cm，g取9.8m/s²．求：

（1）打点计时器打下计数点B时，物体的速度v_B=

0.97?

m/s（保留两位有效数字）．?
（2）从起点O到打下记数点B的过程中，物体重力势能减小量△E_P=

0.48

J，动能的增加量△E_k=

0.47

J（保留两位有效数字）．?
（3）即使在实验操作规范、数据测量及数据处理很准确的前提下，该实验求得的△E_p也一定略大于△E_k，这是实验存在系统误差的必然结果，试分析该系统误差产生的主要原因

重锤下落过程中受到阻力及纸带受到打点计时器的阻力作用，重锤的机械能减小

．

Answer 1

分析：（1）根据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可以求出B点速度的大小．
（2）重力势能的减小量等于重力做功，据此可以求出物体重力势能的减小量，根据动能的表达式可以求出动能的增量．
（3）由于在物体下落的过程中，不可避免的要克服阻力做功，因此重力势能并没有全部转化为动能，故机械能有所损失．

解答：解：（1）根据匀变速直线运动的推论得：
vB=

xAC

2T

=

7.02-3.13

2×0.02

cm/s=0.97m/s．
故答案为：0.97．
（2）重力势能减小量：△E_p=mgh=1×9.8×0.0486J=0.48J；
动能的增加量为：△Ek=

1

2

m

v

2 B

-0=0.47J．
故答案为：0.48，0.47．
（3）由于在物体下落的过程中，不可避免的要克服阻力做功，因此重力势能并没有全部转化为动能，故动能的增量总是要小于重力势能的减小量．
故答案为：重锤下落过程中受到阻力及纸带受到打点计时器的阻力作用，重锤的机械能减小．

点评：该题主要考查了在验证机械能守恒定律的实验中，如何应用运动学规律、功能关系去处理实验数据的能力，在平时训练中要加强基础规律的综合应用．