题目内容

7．如图所示为用打点计时器验证机械能守恒定律的实验装置，
（1）实验时，应使打点计时器的两个限位孔在同一竖直线上，这样做可以减小（选填“减小”或“增大”）纸带与限位孔之间的摩擦．

（2）在一次实验中，质量为m的重锤自由下落，打点计时器在纸带上打出一系列点迹，如图2所示． 已知相邻两点之间的时间间隔为T．测得A、B两点间的距离为h1，B、C两点间的距离为h2．由此可以确定，在打点计时器打下B点时，重物的动能为$\frac{m（{h}_{1}+{h}_{2}）^{2}}{8{T}^{2}}$．
（3）在实际测量中，重物减少的重力势能通常会略大于 （选填“略大于”、“等于”或“略小于”）增加的动能．

分析 纸带与限位孔之间的摩擦是无法避免的，这样做只能减小纸带与限位孔之间的摩擦．实际实验中，重锤要受到空气阻力、纸带和打点计时器限位孔之间有摩擦力，故重物下落时要克服这些阻力做功，重力势能不能全部转化为动能．
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B点时重物的动能．

解答 解：（1）打点计时器的两个限位孔如果不在在同一竖直线上．纸带运动中就会与限位孔之间有摩擦，重物下落时要克服这个阻力做功，重力势能不能全部转化为动能，实验存在误差．纸带与限位孔之间的摩擦是无法避免的，这样做只能减小纸带与限位孔之间的摩擦．
（2）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B点时小车的瞬时速度大小．
vB=$\frac{{x}_{AC}}{2T}$=$\frac{{h}_{1}+{h}_{2}}{2T}$
由此可以确定，在打点计时器打下B点时，重物的动能为$\frac{1}{2}$mv2=$\frac{m（{h}_{1}+{h}_{2}）^{2}}{8{T}^{2}}$．
（3）实际实验中，重锤要受到空气阻力、纸带和打点计时器限位孔之间有摩擦力，故重物下落时要克服这些阻力做功，重力势能不能全部转化为动能，有一小部分转化为内能，故重物减少的重力势能通常会略大于增加的动能．
故答案为：（1）减小； （2）$\frac{m（{h}_{1}+{h}_{2}）^{2}}{8{T}^{2}}$；（3）略大于．

点评 验证机械能守恒是中学阶段的基础实验，要从实验原理出发来理解实验同时注意平时加强练习；要提高应用匀变速直线的规律以及推论解答实验问题的能力，在平时练习中要加强基础知识的理解与应用．

练习册系列答案
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15．用如图1所示的装置验证机械能守恒定律．

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（2）所选计时器应连接交流（填“直流”或”交流”）电源．
（3）实验中得到如图2所示的一条纸带，已知相邻两点之间的时间间隔为T，测得A、B两点之间的距离为s1，B、C两点间的距离为s2．若重物的质量为m，用上述物理量表示，计时器在打B点时重物的动能为$\frac{m（{s}_{1}+{s}_{2}）^{2}}{8{T}^{2}}$．
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