Question

在“验证机械能守恒定律”的实验中，质量为m的重锤从高处由静止开始下落，重锤上拖着的纸带通过打点计时器所打出一系列的点，对纸带上的点迹进行测量就可以验证机械能守恒定律．
（1）如图所示，选取纸带打出的五个连续点A、B、C、D、E，测出A点距起始点O的距离为S，其余如图，使用电源的频率为f（频率为周期的倒数），则打C点时重锺的速度为______，打点计时器在打C点时重锤的动能为______，打点计时器在打O点和C点的这段时间内重锤重力势能的减少量为______．

（2）实验中发现重锤减少的重力势能略大于重锤增加的动能，其原因主要是因为在重锤带着纸带下落的过程中存在着阻力作用，若已知当地重力加速度的值为g，用（1）小题及题目中给出的已知量表示重锤在下落过程中受到的平均阻力大小为______．

Answer 1

【答案】分析：解决实验问题首先要掌握该实验原理，了解实验的仪器、操作步骤和数据处理以及注意事项．
知道电源的频率为f，即可求出打点周期．
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和加速度，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．
在重力势能减小量和动能增加量已知的情况下，我们应该运用动能定理求出阻力大小．
对于字母运算要细心．
解答：解：（1）利用匀变速直线运动的推论
v_C===
根据动能定义式得：
打C点时重锤的动能为E_kC=mv_C²=mf²
重锤动能的增加量为△E_K=E_kC-0=mf²
重力势能减小量△E_p=mgh=mg（s+s₁）
（2）重物下落过程中受重力mg和阻力f，
根据动能定理研究重物从0到C得：
w_合=△E_k   （其中重力做正功，阻力做负功）
mgh-fh=E_kC-0
f=mg-=mg-mf²
故答案为：
（1），mf²，mg（s+s₁）
（2）mg-mf²
点评：纸带问题的处理是力学实验中常见的问题．我们可以纸带法实验中，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和加速度．
动能定理的应用范围很广，在本题中求出平均阻力．