Question

18．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，其中O点是打下的第一个点（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各点的距离分别为9.51cm、12.42cm、15.7cm，并记录在图中（单位cm）．

①这三个数据中不符合有效数字读数要求的是OC（选填：OA、OB、OC），OC应记作15.70．
②该同学用重锤在OB段的运动来验证机械能守恒，重锤质量1.00kg，已知当地的重力加速度g=9.80m/s²，则OB段重锤重力势能的减少量为1.22J，动能的增加量为1.20J（计算结果保留3位有效数字）．
③这样验证总会出现重力势能的减少量大于动能的增加量，原因是因为有摩擦生热，减少的重力势能一部分转化为内能．

Answer 1

分析 根据重锤下落的高度求出重力势能的减小量，根据某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度得出B点的瞬时速度，从而得出动能的增加量．

解答 解：①刻度尺的读数需读到最小刻度的后一位，三个数据中不符合有效数字读数要求的OC段，应读作：15.70．
②对于OB段，重锤重力势能的减小量△E_p=mgh_OB=1×9.80×0.1242J≈1.22J；
B点的瞬时速度${v}_{B}=\frac{{x}_{AC}}{2T}=\frac{（15.7-9.51）×1{0}^{-2}}{0.04}$=1.55m/s，则动能的增加量$△{E}_{k}=\frac{1}{2}m{v}^{2}=\frac{1}{2}×1×1.5{5}^{2}$=1.20J．
③重力势能的减小量大于动能的增加量，原因是减小的重力势能一部分转化为内能．
故答案为：（1）①OC   15.70cm
②1.22   1.20
③大于  因为有摩擦生热，减少的重力势能一部分转化为内能

点评 纸带问题的处理时力学实验中常见的问题．我们可以纸带法实验中，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，这是纸带法实验中考查的重点．