Question

17．利用频闪照片可探究下落小球的机械能是否守恒，如图是用频闪照相的方法，对落体运动的小球拍摄的照片，频闪仪每隔0.04s闪一次光，照片中的数字是小球距起点O的距离，单位是cm，查得当地的重力加速度是9.8m/s²，测得小球的质量为0.10kg，则小球由O点运动到F点的过程中，重力势能的减小量△E_p=0.275J，动能的增加量△E_k=0.270J，△E_p＞△E_k（填“＞”、“＜”或“=”），产生误差的主要原因是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（计算结果保留三位有效数字）

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：小球由O点运动到F点的过程中，重力势能减小量为：
△E_p=mgh=0.1×9.8×0.281J=0.275J．
利用匀变速直线运动的推论：
v_F=$\frac{{x}_{EG}}{2T}$=$\frac{0.382-0.196}{0.04×2}$m/s=2.325m/s
动能增加量为：
△E_k=$\frac{1}{2}$mv_B²=$\frac{1}{2}×0.1×2.32{5}^{2}$=0.270 J．
则有：△E_p＞△E_k
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：0.275，0.270，＞，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．