Question

在“验证机械能守恒定律”的实验中，打点计时器接在6V、50Hz的交流电源上，自由下落的重锤质量为1kg，打下一条理想的纸带如图所示，取g=9.8m/s²，O为始起点，则：
（1）打点计时器打B点时，重锤下落的速度V_B=

 

m/s，
（2）从始起点O到打B点的过程中，重锤的重力势能减少量
△E_p=

 

J，动能的增加量△E_k=

 

J（保留两位有效数字）．△E_p＞△E_k的原因是

 

．

Answer 1

分析：根据匀变速直线运动中中间时刻的瞬时速度等于该过程中的平均速度可以求出B点速度，从而进一步求出动能的增量，根据重力做功和重力势能的关系可以求出重锤势能减少的减少量；根据小球下落过程中的功能关系可以判断△E_P和E_k的大小关系，进一步判断机械能是否守恒．

解答：解：（1）根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度，可以求出打纸带上D点时小车的瞬时速度大小．
v_B=

XAC

tAC

=

0.0706-0.0314

2×0.02

=0.98m/s
（2）重力做功等于重力势能的减小量，因此有：
△E_P=mgh_OB=1×9.8×0.0501=0.49J
动能的增加量为：△E_k=

1

2

m

v

2 B

=

1

2

×1×（0.98）²=0.48J
△E_p＞△E_k的原因是由于纸带和打点计时器限位孔之间有摩擦以及空气阻力．
故答案为：（1）0.98；（2）0.49；0.48；由于纸带和打点计时器限位孔之间有摩擦以及空气阻力．

点评：能够清楚该实验的工作原理和实验步骤，熟练应用匀变速直线运动规律来解决纸带问题是力学实验中常见的问题，计算要注意单位的换算．