Question

1．在“驗證機(jī)械能守恒定律”的實驗中，使質(zhì)量為m=1.00kg的重物自由下落，打點計時器在紙帶上打出一系列的點，選取一條符合實驗要求的紙帶如圖所示．0為第一個點，A、B、C為從合適位置開始選取的三個連續(xù)點（其他點未畫出）．已知打點計時器每隔0.02s打一個點．當(dāng)?shù)氐闹亓�加速度為g=9.8m/s²，那么：
（1）紙帶的左端（填“左”或“右”）與重物相連．
（2）根據(jù)圖上所得的數(shù)據(jù)，應(yīng)取圖中0點到B點來驗證機(jī)械能守恒定律；
（3）從0點到（2）問中所取的點，重物重力勢能的減少量△E_p=1.89J，動能的增加量△E_k=1.70J（計算結(jié)果取三位有效數(shù)字）．則該實驗說明誤差允許范圍內(nèi)，重物的機(jī)械能守恒．

Answer 1

分析 解決實驗問題首先要掌握該實驗原理，了解實驗的儀器、操作步驟和數(shù)據(jù)處理以及注意事項．
紙帶法實驗中，若紙帶勻變速直線運動，測得紙帶上的點間距，利用勻變速直線運動的推論，可計算出打出某點時紙帶運動的瞬時速度和加速度，從而求出動能．根據(jù)功能關(guān)系得重力勢能減小量等于重力做功的數(shù)值．

解答 解：（1）從紙帶上可以看出0點為打出來的第一個點，速度為0，重物自由下落，初速度為0．所以紙帶的左端應(yīng)與重物相連．
（2）根據(jù)圖上所得的數(shù)據(jù)，應(yīng)取圖中O點和B點來驗證機(jī)械能守恒定律，因為B點的瞬時速度比較方便測量．
（3）重力勢能減小量△E_p=mgh=1.0×9.8×0.1925 J≈1.89J．
利用勻變速直線運動的推論有：
v_B=$\frac{{x}_{AC}}{{t}_{AC}}$=$\frac{0.2293-0.1555}{2×0.02}$=1.845m/s
E_kB=$\frac{1}{2}$mv_B²=$\frac{1}{2}×1×1.84{5}^{2}$≈1.70 J
△E_k=E_kB-0=1.70 J
在誤差允許范圍內(nèi)，重物的機(jī)械能守恒．
故答案為：（1）左；（2）B；（3）1.89，1.70，誤差允許范圍內(nèi)，重物的機(jī)械能守恒．

點評 運用運動學(xué)公式和動能、重力勢能的定義式解決問題是該實驗的常規(guī)問題．要注意單位的換算和有效數(shù)字的保留．