Question

在验证机械能守恒定律的实验中，已知电磁打点计时器的打点周期T=0.02s，自由下落的重锤质量m=2kg，如图所示为某同学实验后选出的一条纸带，O点是打点计时器打下的第一个点，A、B、C是在纸带上选取的三个计数点，AB、BC间各有一个点未画出．经测量得到A、B、C三点到O点的距离分别为：s₁=23.58cm，s₂=32.80cm，s₃=43.58cm，

完成以下问题：（本题中的数值计算，结果均保留三位有效数字）
①纸带的______端与重锤连接（填“左”或“右”）
②打点计时器打下计数点B时，重锤的速度v_B=______m/s
③从起点O到打下计数点B的过程中，重锤的动能的增加量△E_k=______J，重力势能的减少量△E_P=______J（取g=9.8m/s²）
④在此实验中发现，重锤重力势能的减少量总是大于动能的增加量，其主要原因是在重锤下落过程存在阻力作用．可以通过该装置测定该阻力的大小，设重锤所受阻力大小F_f恒定，试用题目中所给物理量的符号表示出重锤所受阻力大小F_f=______．（用m、T、g、s₁、s₂、s₃表示）

Answer 1

①从纸带上可以看出0点为打出来的第一个点，速度为0，重物自由下落，初速度为0，所以应该先打出0点，而与重物相连的纸带在下端，应该先打点．所以纸带的左端应与重物相连．
②AB、BC间各有一个点未画出．所以相邻的计数点的时间间隔是：t=2T=0.04s
利用匀变速直线运动的推论：
v_B=

xAC

tAC

=

0.4358-0.2358

0.08

=2.50m/s．
③重力势能减小量：△E_p=mgh=2×9.8×0.3280 J=6.43 J．
E_kB=

1

2

mv_B²=

1

2

×2×2.502=6.25 J．
④利用匀变速直线运动的推论：△x=at²
a=

xBC-xAB

t2

=

s3+s1-2s2

4T2

；
对重物运用牛顿第二定律得：
mg-f=ma
f=mg-ma=mg-m

s3+s1-2s2

4T2

故答案为：①左，②2.50，③6.25，6.43；④mg-m

s3+s1-2s2

4T2

．