Question

15．在“验证机械能守恒定律”的实验中，打点计时器接在6V、50Hz的交流电源上，自由下落的重锤质量为0.5kg，选出一条理想的纸带如图所示，A、B、C、为连续打出的点，取g=9.8m/s²，O为始起点，则：
（1）打点计时器打B点时，重锤下落的速度V_B=0.98m/s，
（2）从起点O到打下点B点的过程中，重锤的重力势能减少量△E_P=0.245J，动能的增加量△E_k=0.240J．（△Ep、△E_k均保留三位有效数字）．、
（3）造成△E_P＞△E_K的原因是存在摩擦阻力和空气阻力．

Answer 1

分析 （1）根据某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度求出B点的速度．
（2）根据下降的高度求出重力势能的减小量，根据B点的瞬时速度得出动能的增加量．
（3）根据实验的原理，结合能量守恒分析重力势能的减小量大于动能增加量的原因．

解答 解：（1）B点的瞬时速度为：
${v}_{B}=\frac{{x}_{AC}}{2T}$=$\frac{（7.06-3.14）×1{0}^{-2}}{0.04}$m/s=0.98m/s．
（2）从起点O到打下点B点的过程中，重锤的重力势能减少量为：
△E_P=mgh=0.5×9.8×5.01×10^-2J=0.245J
动能的增加量为：$△{E}_{k}=\frac{1}{2}m{{v}_{B}}^{2}=\frac{1}{2}×0.5×0.9{8}^{2}$J=0.240J．
（3）造成△E_P＞△E_K的原因是实验过程中存在摩擦阻力和空气阻力．
故答案为：（1）0.98，（2）0.245，0.240，（3）存在摩擦阻力和空气阻力．

点评 解决本题的关键掌握纸带的处理方法，会根据纸带求解瞬时速度，从而得出动能的增加量，会根据下降的高度求解重力势能的减小量．