Question

1．在“验证机械能守恒定律”的实验中，打点计时器所用电源频率为50Hz，当地重力加速度的值为9.80m/s²，测得所用重物的质量为1.00kg．如图是重物自由下落时，为记录重物运动位移与时间，用打点计时器打出的纸带．O点是重物速度为0时所记录的点，点A、B、C到第一个点O的距离如图所示（相邻计数点时间间隔为0.02s），那么

（a）从起点O到打下计数点B的过程中重力势能减少量是△E_p=0.49J，此过程中物体动能的增加量△E_k=0.48J（结果取两位有效数字）；
（b）实验的结论是在误差允许的范围内，机械能守恒．

Answer 1

分析 纸带实验中，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．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，从而验证机械能是否守恒．

解答 解：（a）、重物由0点运动到B点时，重物的重力势能的减少量△Ep=mgh=1.00×9.80×0.0501 J=0.49J．
利用匀变速直线运动的推论得：
v_B=$\frac{AC}{2T}$=$\frac{7.06-3.14}{0.04}$=98cm/s=0.98m/s
E_kB=$\frac{1}{2}$mv_B²-0=$\frac{1}{2}$×1×（0.98）²=0.48 J
（b）、通过实验得出的结论是：在误差允许的范围内，重力势能的减少量等于动能的增加量，即机械能守恒．
故答案为：（a）0.49J，0.48J，
（b）  在误差允许的范围内，机械能守恒．

点评 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，熟练应用匀变速直线运动规律解决实验问题；重物带动纸带下落过程中，除了重力还受到阻力，从能量转化的角度，由于阻力做功，重力势能减小除了转化给了动能还有一部分转化给摩擦产生的内能．