Question

12．在“验证机械能守恒定律”的实验中，打点计时器接在电压为6V、频率为50Hz的交流电源上，自由下落的重物质量为1kg，一条理想的纸带的数据如图所示，单位mm，g取10m/s²，O是打的第一个点，O、A之间有几个计数点没画出（结果保留3位有效数字）．

（1）打点计时器打下计数点B时，物体的速度 v_B=0.785m/s．
（2）从起点O到打下计数点B的过程中，重力势能的减少量△E_P=0.314J，此过程中物体动能的增加量△E_K=0.308J．
（3）造成△E_P和△E_K不相等的主要原因是实验过程中存在摩擦阻力和空气阻力．

Answer 1

分析 纸带实验中，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．根据功能关系得重力势能减小量等于重力做功的数值．

解答 解：（1）利用匀变速直线运动的推论
v_B=$\frac{{x}_{AC}}{2T}$=$\frac{0.049-0.0176}{2×0.02}$=0.785m/s
（2）重力势能减小量△E_p=mgh=1×10×0.0314J=0.314 J．
而动能的增量，△E_kB=$\frac{1}{2}$mv_B²=$\frac{1}{2}$×1×（0.785）²=0.308 J．
（3）△E_p＞△E_K，造成△E_P和△E_K不相等的主要原因是实验过程中存在摩擦阻力和空气阻力．
故答案为：（1）0.785；
（2）0.314；0.308；
（3）实验过程中存在摩擦阻力和空气阻力．

点评 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，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．