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
若实验中所用重锤质量为1kg，打点纸带如图所示，打点时间间隔为0.02s，则记录B点时，重锤的速度v_B=0.59m/s，重锤动能E_kB=0.174J，从开始下落至B点，重锤的重力势能减少量是0.172J，因此可得出的结论是在误差允许范围内，机械能守恒．

Answer 1

分析 实验中重锤做匀加速直线运动，测得纸带上的点间距，利用推论，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，由公式E_p=mgh得到．

解答 解：（1）利用匀变速直线运动的推论可知，打B点时重锤的瞬时速度等于AC间的平均速度，则有：
v_B=$\frac{{x}_{AC}}{2T}$=$\frac{0.0314-0.0078}{2×0.02}$ m/s=0.59m/s，
重锤的动能E_KB=$\frac{1}{2}$mv_B²=$\frac{1}{2}$×1×0.59²J=0.174J
从开始下落至B点，重锤的重力势能减少量△E_p=mgh=1×9.8×0.0176J=0.172J．
故说明在误差充许的范围内，机械能守恒；
故答案为：0.59m/s，0.174J，0.172J，在误差允许范围内，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，利用图象进行数据处理时注意从物理角度找出两个物理变量的关系表达式．