Question

在“验证机械能守恒定律”的实验中，已知打点计时器所用电源的频率为50Hz．查得当地的重力加速度为g=9.80m/s²，某同学选择了一条理想的纸带，用刻度尺测量时各计数点对应刻度尺的读数如图所示．图中O点是打点计时器打出的第一个点，A、B、C、D分别是每打两个点取出的计数点，则重物由O点运动到B点时，求；（重物质量为m）

（1）重力势能减小量△E_P=

1.911m

J．
（2）动能的增加量△E_K=

1.89

J．
（3）根据计算的数据可得出结论

在实验误差允许的范围内，重锤减小的重力势能等于其动能的增加，验证了机械能守恒定律

，
（4）产生误差的主要原因是

重锤在下落时要受到阻力作用（对纸带的摩擦力、空气阻力），必须克服阻力做功，减小的重力势能等于增加的动能加上克服阻力所做的功．

（注意：结果保留四位有效数字）

Answer 1

分析：该实验为验证性实验，是在知道原理的情况下进行验证，因此求出物体下落时重力势能的减小量和动能的增加量是否相等即可验证，但是由于存在误差，物体下落时克服阻力做功，因此重力势能的减小量略大于动能的增加量．

解答：解：（1）重力势能的减小量为：△E_P=mgh_OB=1.911m（J）
故答案为：1.911m．
（2）B点时的速度为vB=

hAC

2T

=1.944（m/s）
重锤下落到B点时增加的动能为：△EkB=

1

2

m

v

2 B

=1.89m（J）
故答案为：1.89m．
（3）根据计算结果可以得出该实验的实验结论．
故答案为：在允许的范围内，重锤减小的重力势能等于其动能的增加，验证了机械能守恒定律．
（4）重锤减小的重力势能略大于其增加的动能，其原因是重锤在下落时要受到阻力作用（对纸带的摩擦力、空气阻力），必须克服阻力做功，减小的重力势能等于增加的动能加上克服阻力所做的功．
故答案为：重锤在下落时要受到阻力作用（对纸带的摩擦力、空气阻力），必须克服阻力做功，减小的重力势能等于增加的动能加上克服阻力所做的功．

点评：通过该题理解验证性实验的特点，把握实验原理，提升实验能力．