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，甲、乙、丙三学生分别用同一装置打出三条纸带，量出各纸带上第1、2两点间的距离分别为0.18cm、0.19cm、0.25cm，从纸带中可看出

丙

学生在操作上肯定有错误，可能的原因是

先放手后插电源

．
（2）在一次实验中，质量m=1kg的重物自由下落，在纸带上打出一系列的点，如图所示（相邻计数点时间间隔为0.02s），单位cm，那么纸带的

左

端与重物相连； 打点计时器打下计数点B时，物体的速度v_B=

0.975m/s

； 从起点O到打下计数点B的过程中重力势能减少量△E_P=

0.49J

； 此过程中物体动能的增加量△E_K=

0.48J

（g=9.80m/s²）； 通过计算，数值上△E_P

＞

△E_K（填“＞”、“=”、或“＜”），这是因为

运动过程存在阻力

；实验的结论是

在误差允许的范围内机械能守恒

．

Answer 1

分析：（1）解决实验问题首先要掌握该实验原理，了解实验的仪器、操作步骤和数据处理以及注意事项，这样才能真正的了解具体操作的含义，正确分析误差产生的原因．
（2）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，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．

解答：解：（1）打点计时器的打点频率为50 Hz，打点周期为0.02 s，重物开始下落后，在第一个打点周期内重物下落的高h=

1

2

gt2≈

1

2

×9.8×(0.02)2m≈2mm所以所选的纸带最初两点间的距离接近2 mm，量出各纸带上第一、二两点间的距离分别为0.18cm，0.19cm和0.25cm，可以看出丙同学在操作上误差较大，具体原因就是先释放纸带后接电源，打点一个点时已经有了速度，导致开始两点之间的距离大于2mm．
故答案为：丙；先放手后插电源．
（2）物体下落时做加速运动，因此所打点距会越来越大，故纸带的左端与重物相连；
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有：
vB=

xAC

2T

=

(7.0-3.1)cm

2×0.02s

=0.975m/s
根据功能关系可知，当打点计时器打在B点时，重锤的重力势能的减少量为：
△E_P=mgh=1.0×9.8×0.05J=0.49J
△Ek=

1

2

mvB2≈0.48J
由此可知重力势能的减小量大于动能的增加量，其原因是物体下落过程中存在阻力，因此在误差范围内物体机械能守恒．
故答案为：左，0.975m/s，0.49J，0.48J，＞，运动过程存在阻力，在误差允许的范围内机械能守恒．

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，对于验证实验，我们有时也需要实验原理、测量数据等各个方面分析产生误差的原因．