Question

11．“验证机械能守恒定律”的实验采用重物自由下落的方法：
（1）①实验时，释放纸带与接通电源的合理顺序是先接通电源后释放纸带；
②实验中，要从几条打上点的纸中挑选第一、二两点间的距离接近2mm并且点迹清晰的纸带进行测量．
（2）若实验中所使用的重物质量为m=1kg，打点纸带如图所示，数据都从同一点O开始测量，A．B．C为连续的三个点，若以起始点O点为参考点，打点计时器工作频率为50Hz，则记录B点时，重物的速度v_B=0.6m/s，重物的动能为E_K=0.180J．从开始下落到B点，重物的重力势能改变量是△E_P=0.181J．（E_K、△E_P保留三位小数，g=10m/s²）因此，可以得出的结论是：在误差范围内机械能守恒．

Answer 1

分析 （1）明确该实验的实验原理，了解具体操作细节，正确应用匀变速直线运动的规律以及推论即可正确解答该题；
（2）根据匀变速直线运动中中间时刻的瞬时速度等于该过程中的平均速度可以求出B点的速度大小，进一步可求出其动能，根据势能的定义可以求出势能的改变量，从而验证机械能是否守恒．

解答 解：（1）为了提高纸带的利用率，尽量多的在纸带上打点，要先打点后释放纸带．
因为初速度为零，加速度为g的匀加速直线运动，在0.02s内的位移为2mm，所以选用点迹清晰，第一、二两点间的距离接近2mm的纸带来处理数据．
（2）B点的速度为：v_B=$\frac{{x}_{AC}}{2T}$=$\frac{0.0318-0.0078}{2×0.02}$=0.600m/s
重物的动能为：E_k=$\frac{1}{2}$m${v}_{B}^{2}$=0.180（J）
重力势能的该变量为：mgh_OB=0.181（J）
由于重物下落时克服阻力做功，因此重力势能减小量略大于动能增加量，故在误差范围内机械能守恒．
故答案为：（1）先接通电源后释放纸带；2mm；
（2）0.6，0.180，0.181，在误差范围内机械能守恒．

点评 验证机械能守恒是中学阶段的基础实验，要从实验原理出发来理解实验同时注意平时加强练习．