题目内容
6．“验证机械能守恒定律”的实验采用重物自由下落的方法．
（1）用公式$\frac{1}{2}$mv2=mgh时，对纸带上起点的要求是初速度为零，为此目的，所选择的纸带第一、二两点间距应接近2mm．
（2）若实验中所用重锤质量m=1kg，打点纸带，如图2所示，打点时间间隔为0.02s，则记录B点时，重锤的速度vB=0.59，重锤动能EKB=0.174．从开始下落起至B点，重锤的重力势能减少量是0.178J，因此可得出的结论是：在误差的允许范围内重锤的动能等于重力势能．
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．
解答 解：（1）打点计时器的打点频率为50 Hz，打点周期为0.02 s，重物开始下落后，在第一个打点周期内重物下落的高度所以所选的纸带最初两点间的距离接近2mm，则初速度为零；
h=$\frac{1}{2}$gT2=$\frac{1}{2}$×9.8×0.022 m≈2 mm．
（2）利用匀变速直线运动的推论
vB=$\frac{0.314-0.078}{2×0.02}$=0.59m/s，
重锤的动能EKB=$\frac{1}{2}$mvB2=0.174J
从开始下落至B点，重锤的重力势能减少量△Ep=mgh=1×10×0.0176J=0.176J．
得出的结论是在误差允许范围内，重物下落的机械能守恒．
故答案为：（1）初速度为零，2mm； （2）0.59，0.174，0.178，在误差的允许范围内重锤的动能等于重力势能．
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．
练习册系列答案
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