Question

14．图甲为“验证机械能守恒定律”的装置图，实验中，打点计时器所用电源频率为50Hz，当地重力加速度的值为9.80m/s²，测得所用重物的质量为1.00kg．
若按实验要求正确地选出纸带进行测量，量得连续三个计时点A、B、C到第一个点的距离如图乙所示，那么：

（1）纸带的左端与重物相连；（填“左”或“右”）
（2）打点计时器打下点B时，物体的速度v_B=0.98m/s（保留两位有效数字）；
（3）从起点O到计数点B的过程中重力势能减少量△E_p=0.49J，此过程中物体动能的增加量△E_k=0.48J；（g=9.8m/s²）（以上两空均保留两位有效数字）
（4）通过计算，△E_p＞△E_k（填“＞”“=”或“＜”），这是因为下落过程中存在阻力做功；
（5）实验的结论是在实验误差范围内，△E_P=△E_k，机械能守恒．

Answer 1

分析 书本上的实验，我们要从实验原理、实验仪器、实验步骤、实验数据处理、实验注意事项这几点去搞清楚．
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）物体做加速运动，由纸带可知，纸带上所打点之间的距离越来越大，这说明物体与纸带的左端相连．
（2）利用匀变速直线运动的推论
v_B=$\frac{{x}_{AC}}{2t}$=$\frac{0.0706-0.0314}{0.04}$=0.98m/s；
（3）重物由B点运动到C点时，重物的重力势能的减少量△E_p=mgh=1.0×9.8×0.0501 J=0.49J．
E_kB=$\frac{1}{2}$mv_B²=0.48J
（4）由上数据可知，△E_p＞△E_k，原因是下落时存在阻力做功；
（5）在实验误差范围内，△E_P=△E_k，机械能守恒．
故答案为：（1）P；（2）0.98；（3）0.49；0.48；（4）＞，下落时存在阻力做功；（5）在实验误差范围内，△E_P=△E_k，机械能守恒．

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．
要注意单位的换算．
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．