Question

在用打点计时器验证机械能守恒定律的实验中，质量 m=1.00kg的重物自由下落，打点计时器在纸带上打出一系列点．如图为选取的一条符合实验要求的纸带，O为第一个点，A、B、C 为从合适位置开始选取的三个连续点（其他点未画出）．已知打点计时器每隔0.02s打一次点，当地的重力加速度g=9.80m/s²．那么：
（1）纸带的

 

端（选填“左”或“右’）与重物相连；
（2）从O点到B点，重物重力势能减少量△E_p=

 

J，动能增加量△E_k=

 

J；（以上两空均要求保留3位有效数字）
（3）上问中，重物重力势能减少量总是

 

（填‘大于’或者‘小于’）动能增加量，原因是

 

．

Answer 1

分析：解决实验问题首先要掌握该实验原理，了解实验的仪器、操作步骤和数据处理以及注意事项．
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，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：（1）从纸带上可以看出0点为打出来的第一个点，速度为0，重物自由下落，初速度为0，
所以应该先打出0点，而与重物相连的纸带在下端，应该先打点．所以纸带的左端应与重物相连．
（2）重力势能减小量△E_p=mgh=1.0×9.8×0.1920J=1.88 J．
利用匀变速直线运动的推论
v_B=

xAC

tAC

=

23.23-15.55

2×0.02

×10^-2=1.92m/s
E_kB=

1

2

mv_B²=

1

2

×1×（1.92）² J=1.84J
动能增加量△E_k=E_kB-0=1.84J
（3）重物重力势能减少量总是大于动能增加量，原因是下落过程中需克服（限位孔对纸带的阻力及空气）阻力做功．
故答案为：（1）左
（2）1.88，1.84
（3）大于，下落过程中需克服（限位孔对纸带的阻力及空气）阻力做功．

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．
要注意单位的换算和有效数字的保留