Question

在“验证机械能守恒定律”的实验中，电源频率为50Hz，当地重力加速度g=9.80m/s²，测得所用重物质量是1.00kg，甲、乙、丙三学生分别用同一装置打出三条纸带，量出各纸带上第一、二两点间的距离分别为0.18cm，0.19cm和0.25cm，可以看出其中一人在操作上有误，具体原因是______．选用第二条纸带，量得三个连续点A、B、C到第一点的距离分别是15.55cm、19.20cm和23.23cm，当打点计时器打在B点时，重物重力势能减少量为______J，重物的动能是______J．

Answer 1

【答案】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．
对于实验中存在的重大误差，我们可以用理论知识去判断．
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，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）打点计时器的打点频率为50 Hz，打点周期为0.02 s，重物开始下落后，在第一个打点周期内重物下落的高度h=gT²=×9.8×0.02² m≈2 mm．所以所选的纸带最初两点间的距离接近2 mm．
量出各纸带上第一、二两点间的距离分别为0.18cm，0.19cm和0.25cm，可以看出其中一人在操作上误差较大．
具体原因就是先释放纸带后接电源，打点一个点时已经有了速度．
根据重力势能的定义式得出：
当打点计时器打在B点时，重锤的重力势能的减少量为△E_P=mgh=1.0×9.8×0.1920 J=1.88 J
利用匀变速直线运动的推论
v_B===1.92m/s
根据动能的定义式得出：
E_kB=mv_B²=1.84J
故答案为：先释放纸带后接电源，打点一个点时已经有了速度．  1.88，1.84．
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．
对于验证实验，我们有时也需要从理论知识角度去判断有没有出现大的误差．