Question

10．在“验证机械能守恒定律”的实验中，质量m=1kg的重物自由下落，在纸带上打出一系列的点，如图（相邻两计数点时间间隔为0.02s），单位 cm，那么 
（1）操作时，释放纸带与接通电源的合理顺序应是B（填“A”或“B”）
A．先释放纸带，再接通电源                                                               B．先接通电源，再释放纸带
（2）纸带的O 端与重物相连（用纸带上的字母表示）
（3）打点计时器打下计数点B时，物体的速度 v_B=1.43m/s；
（4）实验中，重物的重力势能减少量△E _p大于 （填“大于”、“小于”或“等于”）动能增加量△E _k，这是因为纸带下落过程中存在摩擦阻力作用．

Answer 1

分析 （1）解决实验问题首先要掌握该实验原理，了解实验的仪器、操作步骤和数据处理以及注意事项．
（2）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；
（3）根据平均速度公式可求得中间时刻的瞬时速度；
（4）根据空气阻力做功的影响分析重力势能和动能之间的关系．

解答 解：（1）为了有效利用纸带，应将重物拉至打点计时器附近，并且要先接通电源再释放纸带；故选B；
（2）从纸带上可以看出0点为打出来的第一个点，速度为0，重物自由下落，初速度为0，所以应该先打出0点，而与重物相连的纸带在下端，应该先打点．所以纸带的O端应与重物相连．
（3）B点的速度等于AC段的平均速度，则由图可知，OA=3.14cm=0.0314m，OC=7.06cm=0.0706m，则可知v_B=$\frac{OC-OA}{2T}$=$\frac{0.0706-0.0134}{2×0.02}$=1.43m/s；
（4）因为纸带下落过程中存在摩擦阻力作用．所以减小的重力势能一定大于增大的动能；
故答案为：（1）B；（2）O；（3）1.43；（4）大于；纸带下落过程中存在摩擦阻力作用

点评 本题考查验证机械能守恒定律的实验，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．注意重物带动纸带下落过程中，除了重力还受到阻力，从能量转化的角度，由于阻力做功，重力势能减小除了转化给了动能还有一部分转化给摩擦产生的内能．