Question

16．在利用电磁打点计时器（电磁打点计时器所用电源频率为50Hz）“验证机械能守恒定律”的实验中：
（1）某同学用如图1所示装置进行实验，得到如图2所示的纸带，把第一个点（初速度为零）记作O点，测出点O、A间的距离为68.97cm，点A、C间的距离为15.24cm，点C、E间的距离为16.76cm，已知当地重力加速度为9.8m/s²，重锤的质量为m=1.0kg，则打点计时器在打O点到C点的这段时间内，重锤动能的增加量为8.00J，重力势能的减少量为9.90J．（计算结果保留三位有效数字）
（2）在实验中发现，重锤减少的重力势能总大于重锤增加的动能，其原因主要是因为重锤带着纸带下落的过程中存在着阻力的作用

Answer 1

分析 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C点的速度，从而得出重锤动能的增加量，根据重锤下降的高度求出重力势能的减小量．

解答 解：（1）C点的瞬时速度为：${v}_{C}=\frac{{x}_{AE}}{2T}=\frac{（15.24+16.76）×1{0}^{-2}}{2×0.04}$m/s=4.00m/s，
则动能的增加量为：$△{E}_{k}=\frac{1}{2}m{{v}_{C}}^{2}$=$\frac{1}{2}×1×16J=8.00J$，
重力势能的减小量为：△E_p=mgh=1×9.8×（68.97+15.24+16.76）×10^-2J≈9.90J．
（2）在实验中发现，重锤减少的重力势能总大于重锤增加的动能，其原因主要是因为重锤带着纸带下落的过程中存在着阻力的作用．
故答案为：（1）8.00  9.90，
（2）重锤带着纸带下落的过程中存在着阻力的作用

点评 解决本题的关键掌握纸带的处理，会通过纸带求解瞬时速度，从而得出动能，以及知道实验误差形成的原因，基础题．