Question

15．某同学利用课本上“验证机械能守恒定律”的实验装置打出了一条图1示的纸带，每相邻两计数点间还有4个计时点（图中未标出），测得相关计数点之间的实际距离如图1所示．已知打点计时器所用电源的频率为50Hz，查得当地的重力加速度g=9.80m/s²，试回答以下问题：

（1）打图1中D点时重物的速度v_D=3.56m/s（ 保留三位有效数字），并在图2坐标纸上作出其v-t图象．
（2）由上述图象知，重物下落过程的加速度明显小于当地的重力加速度，表明重物下落过程中机械能减少（选填“增加”、“守恒”或“减少”），并分析形成这一结论的原因．

计数点	A	B	C	D	E
速度v/（m﹒s-1）	0.96	1.91	2.86		4.27

Answer 1

分析 根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度，可以求出打纸带上D点时小车的瞬时速度大小；
根据v-t图象求出物体下落的加速度，与当地的重力加速度比较分析重物机械能的变化．

解答 解：（1）每相邻两计数点间还有4个计时点，所以相邻的计数点间的时间间隔T=0.1s，
v_D=$\frac{0.5722+0.8530}{4×0.1}$=3.56m/s
运用描点法作出v-t图象．
（2）v-t图象的斜率表示加速度，所以重物下落过程的加速度a=$\frac{4.5-0}{0.5-0}$=9m/s²，
当地的重力加速度g=9.80m/s²，所以重物下落过程的加速度明显小于当地的重力加速度，
表明重物下落过程中机械能减少，形成这一结论的原因是空气阻力或纸带受到摩擦阻力．
故答案为：（1）3.56；   如右图所示 
（2）明显小于，减少，空气阻力或纸带受到摩擦阻力

点评 要提高应用匀变速直线的规律以及推论解答实验问题的能力，在平时练习中要加强基础知识的理解与应用．
由于纸带通过时受到较大的阻力和重锤受到的空气阻力，重力势能有相当一部分转化给摩擦产生的内能，所以重力势能的减小量明显大于动能的增加量．