Question

图a是《验证机械能守恒定律》的实验装置，图b为实验中打出的一条纸带，O为打出的第一个点，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），打点计时器每隔0.02s打一个点．

（1）若重锤的质量为0.5kg，当地重力加速度g=9.8m/s²，由图b所给的数据可算出（结果保留2位有效数字）：
①从O点下落到B点的过程中，重力势能减少为

 

 J，②打B点时重锤的动能为

 

J；
（2）试指出造成第（1）问中①②计算不等的原因是

 

．

Answer 1

分析：验证机械能守恒时，我们验证的是减少的重力势能△Ep=mgh和增加的动能△E_k=

1

2

mv²间的关系，所以我们要选择能够测h和v的数据．
减少的重力势能△Ep=mgh，增加的动能△E_k=

1

2

mv²，v可由从纸带上计算出来．

解答：解：（1）①从O点下落到B点的过程中，减少的重力势能△E_p=mgh=0.5×9.8×17.60×10^-2=0.86J
②根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度，可以求出打纸带上B点时小车的瞬时速度大小．
v_B=

XAC

2T

=

0.2299-0.1579

2×0.02

=1.8m/s
增加的动能△E_k=

1

2

mv_B²=

1

2

×0.5×（1.8）²=0.81J
（2）△E_p＞△E_k的原因是由于纸带和打点计时器限位孔之间有摩擦以及空气阻力．
故答案为：（1）0.86，0.81
（2）纸带和打点计时器限位孔之间有摩擦以及空气阻力．

点评：能够清楚该实验的工作原理和实验步骤，熟练应用匀变速直线运动规律来解决纸带问题是力学实验中常见的问题，计算要注意单位的换算和有效数字的保留．