Question

在验证机械能守恒定律的实验中，打点计时器所用的电源的频率为50Hz，当地的重力加速度的值为9.80m/s²，测得所用重锤的质量为1.00kg．
（1）甲、乙、丙三位同学分别用同一装置打出了三条纸带，量出各纸带上第1、2点间的距离分别为0.15cm、0.19cm、0.25cm，则可以肯定

丙

 （选填甲、乙或丙）同学在操作上有错误．
（2）若按实验要求正确地选出纸带进行测量，量得某处开始连续三点A、B、C到第一个点O的距离分别为15.55cm、19.20cm和23.23cm，则当打下点B时，重锤的重力势能减小量为

1.88

  J，重锤的动能为

1.84

 J（均保留三位有效数字）．

Answer 1

分析：（1）对于实验中存在的重大误差，我们可以用理论知识去判断，如若下落初速度为零，则第一个打点周期内重物下落的高度：h=

1

2

gt2≈2mm．
（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度：h=

1

2

gt2≈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，存在着错误．
故答案为：丙．
（2）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=1.0×9.8×0.1920 J=1.88 J．
利用匀变速直线运动的推论，B点的速度为：
vB=

xAC

2T

=

(0.2323-0.1555)m

2×0.02s

=1.92m/s
根据动能的定义式得出：
EkB=

1

2

m

v

2 B

=1.84J
故答案为：1.88，1.84．

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，同时对于验证实验，我们有时也需要从理论知识角度去判断有没有出现大的误差．