Question

8．在验证机械能守恒定律的实验中，使质量为m=200g的重物自由下落，打点计时器在纸带上打出一系列的点，选取一条符合实验要求的纸带如图所示．O为纸带下落的起始点，A、B、C为纸带上选取的三个连续点．已知打点计时器每隔T=0.02s打一个点，当地的重力加速度为g=9.8m/s²，那么

（1）计算B点瞬时速度时，甲同学用v_B²=2gs_OB，乙同学用v_B=$\frac{{S}_{AC}}{2T}$．其中所选择方法正确的是乙（选填“甲”或“乙”）同学．
（2）同学丙想根据纸带上的测量数据进一步计算重物和纸带下落过程中所受的阻力，为此他计算出纸带下落的加速度为9.5m/s²，从而计算出阻力F_f=0.06N．
（3）若同学丁不慎将上述纸带从OA之间扯断，他仅利用A点之后的纸带能否实现验证机械能守恒定律的目的？能．（选填“能”或“不能”）

Answer 1

分析 该题的关键是处理纸带问题时应用${v}_{\frac{t}{2}}$=$\frac{x}{t}$求瞬时速度，既可以用mgh=$\frac{1}{2}$mv²来验证机械能守恒，也可以用mgh=$\frac{1}{2}$mv₂²-$\frac{1}{2}$mv₁²来验证．

解答 解：（1）、由于实验过程中重物和纸带会受到空气和限位孔的阻力作用，导致测得的加速度小于当地的重力加速度，
所以求速度时不能用 v_B²=2gs_OB，来求，只能根据${v}_{\frac{t}{2}}$=$\frac{x}{t}$求瞬时速度值，所以乙正确．
（2）、根据△x=at²，可求出a=$\frac{0.2323-0.1920-（0.1920-0.1555）}{{（0.02）}^{2}}$=9.5m/s²，
由牛顿第二定律mg-f=ma解得阻力为：
f=0.06N．
（3）、根据mgh=$\frac{1}{2}$mv₂²-$\frac{1}{2}$mv₁²可知，可以利用A点之后的纸带验证机械能守恒，即能实现．
故答案为：（1）乙；（2）9.5，0.06；（3）能．

点评 明确实验原理，熟记处理纸带问题的思路和方法，注意求瞬时速度的方法，分清理论推导与实验探索的区别，学会求加速度的方法．