Question

18．某同学采用重物自由下落的方法“验证机械能守恒定律”，如图甲所示．打点计时器所用电源频率为50Hz，当地重力加速度的值为9.80m/s²，测得所用重物的质量为1.0kg．若按实验要求正确地选出纸带进行测量，量得连续三点A、B、C到第一个点O的距离如图乙所示，那么，

（1）纸带的左（选填“左”或“右”）端与重物相连；
（2）B的速度大小为0.97m/s；从打下点A到打下点C的过程中重力势能的减少量△E_P=0.38J（结果保留两位有效数字）；
（3）猜测：动能的增加量最有可能＜势能的减少量（选填“＞”“＜”或“=”）．

Answer 1

分析 （1）根据相等时间内的位移越来越大，确定纸带的哪一端与重物相连．
（2）根据某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度求出B点的速度，根据下降的高度求出重力势能的减小量．
（3）由于阻力的存在，重力势能的减小量略大于动能的增加量．

解答 解：（1）重物拖着纸带做加速运动，相等时间内的位移逐渐增大，可知纸带的左端与重物相连．
（2）B点的速度等于中间时刻的瞬时速度，故${v}_{B}=\frac{{x}_{AC}}{2T}=\frac{（7.02-3.13）×1{0}^{-2}}{0.04}m/s≈0.97m/s$，从打下点A到打下点C的过程中重力势能的减少量△E_p=mgh_AB=1×9.8×（7.02-3.13）×10^-2J=0.38J．
（3）动能的增加量△E_k最有可能小于势能的减少量△E_p，产生这种现象的原因可能是摩擦阻力和空气阻力的存在．
故答案为：（1）左，（2）0.97，0.38，（3）＜．

点评 解决本题的关键掌握验证机械能守恒定律的实验原理，掌握纸带的处理方法，知道实验误差形成的原因，能根据纸带分析重力势能和动能变化间的关系是解题的关键．