Question

利用自由落体来验证机械能守恒定律的实验：若已知打点计时器的电源频率为50Hz，当地的重力加速度g=9.8m/s²，重物质量为1.00kg，实验中得到一条点迹清晰的纸带如图所示，其中0为第一个点，A、B、C为另外3个连续点，根据图中数据可知，重物由0点运动到B点，重力势能减少量△E_p=

7.62

J；动能增加量△E_k=

7.59

J，产生误差的主要原因是

由于空气阻力和打点计时器对纸带的摩擦力使物体的机械能减少

．
（保留3位有效数字）

Answer 1

分析：纸带实验中，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．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=1×9.8×0.7776J=7.62J．
利用匀变速直线运动的推论：
v_B=

xAC

tAC

=

xOC-xOA

0.04

=

0.8576-0.7018

0.04

=3.895m/s
动能增加量△E_k=

1

2

mv_B²=7.59J．
产生误差的主要原因是由于空气阻力和打点计时器对纸带的摩擦力使物体的机械能减少．
故答案为：7.62，7.59，由于空气阻力和打点计时器对纸带的摩擦力使物体的机械能减少．

点评：纸带问题的处理是力学实验中常见的问题．在纸带法实验中，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，计算过程中要注意单位的换算．
要知道重物带动纸带下落过程中能量转化的过程和能量守恒．