Question

2．某同学用如图甲所示的实验装置做《验证机械能守恒定律》的实验．实验时让质量为m的重锤从高处由静止开始下落，重锤上端拖着的纸带通过打点计时器打出一系列的点．如图乙所示为实验时打出的一条纸带，选取纸带上连续打出的五个点A、B、C、D、E．测出C点距起始下落点O的距离OC=50.00cm，点A、E间的距离为AE=24.00cm．已知打点计时器使用的交流电周期为0.02秒，重锤的质量m=0.20kg，当地的重力加速度g=9.80m/s²．由这些数据可以计算出：重锤下落到C点时的动能为0.90J，从开始下落到C点的过程中，重锤的重力势能减少了0.98J．
两者数值不一致的原因最可能是下列的C选项
A．重锤的质量太小
B．重力加速度的值应该取10m/s²进行计算
C．重锤牵引纸带下落过程中空气阻力和摩擦阻力消耗了一部分机械能

Answer 1

分析 根据某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度求出C点的速度，从而得出C点的动能，根据下降的高度求出重力势能的减小量．
根据实验的原理和注意事项确定确定正确的选项．

解答 解：C点的瞬时速度为：${v}_{C}=\frac{{x}_{AE}}{2T}=\frac{0.24}{0.08}m/s=3.0m/s$
则重锤下落到C点时的动能为：${E}_{kc}=\frac{1}{2}m{{v}_{c}}^{2}=\frac{1}{2}×0.2×9J=0.90J$．
从开始下落到C点的过程中，重力势能的减小量为：△E_p=mgh=0.2×9.8×0.50J=0.98J．
两者数值不一致，即重力势能的减小量略大于动能的增加量，原因是重锤牵引纸带下落过程中空气阻力和摩擦阻力消耗了一部分机械能
故选：C．
故答案为：0.90，0.98，C．

点评 解决本题的关键掌握纸带的处理方法，会根据纸带求解瞬时速度，从而得出动能的增加量，会根据下降的高度求解重力势能的减小量．