Question

在用打点计时器验证机械能守恒定律的实验中，使质量为m=1kg的重物自由下落，打点计时器在纸带上打出一系列的点，选取一条符合实验要求的纸带如图所示．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打一点，当地的重力加速度为g=9.80m/s²．那么：
（1）纸带的

 

端（填“左”或“右”）与重物相连；
（2）根据图中所得的数据，应取图中O点到

 

点来验证机械能守恒定律；
（3）从O点到（2）问中所取的点，则记录B点时，重物速度v_B=

 

 m/s．重物重力势能的减少量△E_p=

 

J，动能增加量△E_k=

 

J（结果保留3位有效数字），由此可得出结论是

 

．

Answer 1

分析：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．
所以纸带的左端应与重物相连．
（2）根据图上所得的数据，应取图中O点和B点来验证机械能守恒定律，因为B点的瞬时速度比较方便测量．
（3）利用匀变速直线运动的推论：v_B=

xAC

2t

=

0.2323-0.155

2×0.02

=≈1.93m/s
在B点，重力势能减小量△E_pB=mgh_B=1.0×9.8×0.192J=1.88J．
重物的动能E_kB=

1

2

mv_B²=

1

2

×1×1.93²=1.87J；
在误差允许范围内，△E_pB=△E_KB，即：在实验误差允许的范围内，动能的增加量等于重力势能的减少量．
故答案为：（1）左；（2）B；（3）1.93；1.88；1.87；在实验误差允许的范围内，动能的增加量等于重力势能的减少量．

点评：正确解答实验问题的前提是明确实验原理，从实验原理出发进行分析所测数据，如何测量计算，会起到事半功倍的效果．