Question

13．在《验证机械能守恒定律》的实验中，质量m为1.0kg的重物自由下落，带动纸带打出一系列的点，如图所示．相邻计数点间的时间间隔为0.02s，距离单位为cm．g取9.80m/s²．结果保留2位有效数字．
（1）有下列器材可供选择：
A．铁架台   B．打点计时器   C．复写纸   D．纸带   E．低压交流电源
F．天平     G．重物         H．秒表     I．开关    J．米尺        K．导线
（2）打点计时器打下计数点B时，物体的速度v_B=0.98m/s；
（3）从起点O到打下计数点B的过程中物体的动能增加量△E_K=0.48J，势能减少量△E_P=0.49J．
（4）数值上△Ek＜△Ep，这是因为重物下落要克服阻力做功消耗重力势能．

Answer 1

分析 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．该实验的误差主要来源于纸带和打点计时器的摩擦以及空气阻力的存在．

解答 解：（2）利用匀变速直线运动的推论
v_B=$\frac{{x}_{AC}}{2T}$=$\frac{0.0706-0.0314}{2×0.02}$=0.98m/s；
（3）重力势能减小量△E_p=mgh=1×9.8×0.0501J=0.49 J．
E_kB=$\frac{1}{2}$mv_B²=0.48 J．
（4）通过计算，数值△E_P大于△E_k，这是因为物体下落过程中受阻力作用．
故答案为：（2）0.98；（3）0.48； 0.49；（4）重物下落要克服阻力做功消耗重力势能．

点评 运用运动学公式和动能、重力势能的定义式解决问题是该实验的常规问题．要注意单位的换算．要知道重物带动纸带下落过程中能量转化的过程和能量守恒．