Question

9．在“验证机械能守恒定律”的实验中，打点周期为0.02s，自由下落的重物质量为1kg，打出一条理想的纸带，数据如图所示，单位是cm，g取9.8m/s²，O、A之间有多个点没画出，打点计时器打下点B时，物体的速度v_B=0.98m/s，从起点O到打下B点的过程中，重力势能的减少量△E_p=0.49J，此过程中物体动能的增量△E_k=0.48J．（答案保留两位有效数字）

Answer 1

分析 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．根据功能关系由下落的高度可得重力势能的减小量，得重力势能减小量等于重力做功的数值

解答 解：由题意可得物体由P到B的过程中，重物高度下降了：△h=5.01cm，故重力势能的减小量：△E_P=mg△h=1×9.8×0.501J≈0.49J；
B点的速度等于AC段的平均速度，故：V_B=$\frac{0.0706-0.0314}{0.02×2}$=0.98m/s；
则动能的增加量：△E_K=$\frac{1}{2}$mV_B²=$\frac{1}{2}$×1×（0.98）²≈0.48J．
在重物在下落中会受到空气阻力，故增加的动能小于减小的重力势能，实验中存在误差，故在误差允许的范围内机械能守恒；
故答案为：0.98  0.49  0.48

点评 在本实验中应明确纸带的处理方法，同时还应注意实验因为阻力的存在，结论应说明是在误差允许的范围内得出的．