Question

13．某同学采用重物自由下落的方法“验证机械能守恒定律”，如图甲所示．打点计时器所用电源频率为50Hz，当地重力加速度的值为9.80m/s²，测得所用重物的质量为1.00kg．若按实验要求正确地选出纸带进行测量，量得连续三点A、B、C到第一个点O的距离如图乙所示，那么         
（1）纸带的左（选填“左”或“右”）端与重物相连；
（2）从起点O到计数点B的过程中，重物的重力势能减少量△E_p=0.48J，此过程中重物动能的增加量△E_k=0.47J．
（3）通过计算，数值上△E_p＞△E_k，这是因为摩擦阻力和空气阻力的存在．．

Answer 1

分析 （1）根据纸带的疏密程度可确定哪端与重物相连；
（2）根据下降的高度求出重力势能的减小量，根据平均速度可求得B点的瞬时速度，再根据动能公式可求得动能；
（3）由于阻力的存在，重力势能的减小量要略大于动能的增加量．

解答 解：（1）重物拖着纸带做加速运动，相等时间内的位移逐渐增大，可知纸带的左端与重物相连．
（2）从打下点A到打下点B的过程中重力势能的减少量△E_p=mgh_AB=1×9.8×4.86×10^-2J=0.48J．
B点的速度等于中间时刻的瞬时速度，故v_B=$\frac{7.02-3.13}{2×0.02}×1{0}^{-2}$=0.97m/s； 则动能E_K=$\frac{1}{2}$mv_B²=$\frac{1}{2}×1×（0.97）^{2}$=0.47J；
（3）动能的增加量△E_k最有可能小于势能的减少量△E_p，产生这种现象的原因可能是摩擦阻力和空气阻力的存在．
故答案为：（1）左，（2）0.48J；0.47J；（3）摩擦阻力和空气阻力的存在

点评 解决本题的关键掌握验证机械能守恒定律的实验原理，掌握纸带的处理方法，知道实验误差形成的原因，能根据纸带分析重力势能和动能变化间的关系是解题的关键．