Question

18．在用物体自由下落“验证机械能守恒定律”的实验中，重物拖着纸带自由下落，打点计时器在纸带上打出一系列的点．计数点A、B、C、D到起点O的距离如图所示．已知相邻计数点间的时间间隔为0.04s，当地的重力加速度为9.80m/s²，回答下列问题：
（1）实验时应先接通电源（填“释放重物”或“接通电源”）．
（2）若重物的质量m=0.2kg，那么从打点计时器打下起点O到打下B点的过程中，物体重力势能的减少量为0.456J，动能的增加量为0.452J．（结果保留三位有效数字）

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）先接通电源，再松开纸带，让重物自由下落，在纸带上打出一系列点，利于数据的采集和处理；
（2）从打点计时器打下起点O到打下C点的过程中，重力势能减小量为：
△E_p=mgh=0.2×9.8×0.2325J=0.456J．
利用匀变速直线运动的推论有：
v_B=$\frac{{x}_{AC}}{2T}$=$\frac{0.3250-0.1550}{0.04×2}$=2.125m/s
E_kB=$\frac{1}{2}$mv_B²=$\frac{1}{2}$×0.2×2.125²=0.452J．
故答案为：（1）接通电源；（2）0.456，0.452．

点评 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．
重物带动纸带下落过程中，除了重力还受到阻力，从能量转化的角度，由于阻力做功，重力势能减小除了转化给了动能还有一部分转化给摩擦产生的内能．