Question

15．在“验证机械能守恒定律”这一实验中，质量为1kg的重物自由下落，打出的纸带如图，其中O为打出的第一个点．已知交流电源频率为50Hz，长度单位为cm．试问：（g=9.8m/s²）
（1）打点计时器与左端相连
（2）释放纸带前应该先接通电源
（3）打点计时器打下点e时，重物的速度大小为0.98m/s．
（4）从起点O到打下e点时的过程中，重物的重力势能减少△EP=0.491J，相应的动能增加量△EK=0.4802J，由此而得出的实验结论：在误差允许范围内，重物减少的重力势能等于其增加的动能，验证了机械能守恒

Answer 1

分析 熟练使用打点计时器，熟悉具体的实验操作，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）由于小车的速度逐渐增大；据纸带可知，在相等时间内的位移逐渐增大，即速度增大，纸带右侧的速度较大，所以纸带的左端与小车相连；
（2）释放纸带前应该先先接通电源；
（3）利用匀变速直线运动的推论：${v}_{e}=\frac{{x}_{df}}{2T}=\frac{0.0706-0.0314}{0.04}=0.98$m/s
（4）重力势能减小量：△E_p=mgh=1×9.8×0.0501J=0.491J．
动能的增加量：$△{E}_{K}=\frac{1}{2}m{{v}_{e}}^{2}=\frac{1}{2}×1{×0.98}^{2}=0.4802J$
结论：在误差允许范围内，重物减少的重力势能等于其增加的动能，验证了机械能守恒．
故答案为：（1）左；（2）接通电源；（3）0.98；（4）0.491，0.4802，在误差允许范围内，重物减少的重力势能等于其增加的动能，验证了机械能守恒

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，特别注意释放纸带前应该先先接通电源，难度适中．