Question

20．在“验证机械能守恒定律”的实验中，所用电源的频率为50Hz，某同学选择了一条合理的纸带，用刻度尺测量时各计数点对应刻度尺上的读数如图17所示，数值的单位是mm；图中O点是打点计时器打出的第一个点，A、B、C、D、E分别是每打两个点取出的计数点，重物的质量为1kg（当地重力加速度g=9.8m/s²．均保留三位有效数字）

（1）重物从开始下落到计时器打B点时，减少的重力势能△E_pB=1.91J．
（2）重物下落到计时器打B点时增加的动能△E_KB=_1.88J
（3）根据纸带提供的数据，在误差允许的范围内，重锤从静止开始到打出B点的过程中，得到的结论是在误差允许范围内重锤重力势能减少等于动能增加．

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=1×9.8×0.195=1.91J
（2）B点时的速度等于AC之间的平均速度：v_B=$\frac{{x}_{AC}}{4T}$=$\frac{0.2805-0.1250}{4×0.02}$m/s=1.94m/s
重锤下落到B点时增加的动能为：E_kB=$\frac{1}{2}$m${v}_{B}^{2}$=$\frac{1}{2}$×1×1.94²J=1.88J
（3）根据计算结果可以得出该实验的实验结论：在误差允许的范围内，重锤减小的重力势能等于其动能的增加．
故答案为：（1）1.91；（2）1.88；（3）在误差允许范围内重锤重力势能减少等于动能增加．

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，该题是考查基础实验知识的好题．