Question

13．在“验证机械能守恒定律”的实验中，质量m=1kg的物体自由下落，得到如图所示的纸带．相邻计数点时间间隔为0.04s，那么纸带的左端与重物相连（填“左”或“右”）．打点计时器打下计数点B时，物体的速度V_B=2.125m/s，从起点到打下B点过程中，物体的重力势能减少量?E_P＞物体动能的增加量?E_k．（填“＞”、“=”或“＜”）

Answer 1

分析 物体作加速运动，根据打点的疏密情况可以判断那端一重物相连；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；然后可以根据功能关系进一步判断动能的增加量和重力势能的减小量之间的大小关系．

解答 解：重物做加速运动，因此相同时间内的位移越来越大，即所打点间距越来越大，故纸带的左端应该是与重物相连的；
根据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，有：
v_B=$\frac{{x}_{AC}}{2T}$=$\frac{0.325-0.155}{2×0.04}$=2.125m/s
所以动能的增量为：
△E_k=$\frac{1}{2}$m${v}_{B}^{2}$-0=2.258J
根据重力势能的定义式得出：从点p到打下计数点D的过程中，重锤重力势能减小量：
△E_P=mgh=1.0×9.8×0.2325 J=2.279 J；
根据计算结果可知重力势能的减小量大于动能的增加量，其原因是物体下落过程中需要克服摩擦力和空气阻力做功，导致重力势能的减小量大于动能的增加量．
故答案为：左，2.125，＞．

点评 运用运动学公式和动能、重力势能的定义式解决问题是该实验的常规问题；同时做题时要注意单位的换算和有效数字的保留．