Question

9．某小組利用重錘的自由落體運(yùn)動(dòng)來做“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)
（1）紙帶將被釋放瞬間的四種情況如照片所示，其中最符合實(shí)驗(yàn)要求的是D．

（2）實(shí)驗(yàn)小組選擇了一條點(diǎn)跡清晰的紙帶如圖所示，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電源的頻率是50Hz，在紙帶上打出的第一個(gè)點(diǎn)記為O，已知當(dāng)?shù)刂亓�加速度g=9.8m/s²，若重錘的質(zhì)量為1kg，結(jié)合圖中數(shù)據(jù)，可知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下O點(diǎn)開始到打下A點(diǎn)的過程中，重錘的重力勢(shì)能的減少量等于0.853J；動(dòng)能的增加量等于0.845J（小數(shù)點(diǎn)后面保留三位數(shù)字）．本實(shí)驗(yàn)中重力勢(shì)能的減少量大于動(dòng)能增加量的原因是克服阻力做功（說出一條即可）．
  

Answer 1

分析 為了紙帶有效地使用，重物應(yīng)緊靠打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，為了減小阻力的影響，紙帶應(yīng)豎直，手抓著紙帶的上方；
根據(jù)重力勢(shì)能和重力做功之間的關(guān)系，可以求出重力勢(shì)能的減小量，根據(jù)初末速度的大小可以求出動(dòng)能的增加量；重物帶動(dòng)紙帶下落過程中，除了重力還受到較大的阻力，從能量轉(zhuǎn)化的角度，由于阻力做功，重力勢(shì)能減小除了轉(zhuǎn)化給了動(dòng)能還有一部分轉(zhuǎn)化給摩擦產(chǎn)生的內(nèi)能．

解答 解：（1）在驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)讓重物緊靠打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，手拉著紙帶的上方，保持紙帶豎直，由靜止釋放．故D正確，A、B、C錯(cuò)誤；
（2）重力勢(shì)能的減小量等于重力做功，故有：△E_PA=mgh_OA=1×9.8×0.087=0.853J；
根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律，A點(diǎn)的速度為：v_A=$\frac{h}{2T}$=$\frac{0.114-0.062}{2×0.02}$=1.3m/s
所以動(dòng)能的增量為：△E_k=$\frac{1}{2}$m${v}_{A}^{2}$-0=0.845J
由于重物帶動(dòng)紙帶下落過程中，除了重力還受到較大的阻力，從能量轉(zhuǎn)化的角度，由于阻力做功，重力勢(shì)能減小除了轉(zhuǎn)化給了動(dòng)能還有一部分轉(zhuǎn)化給摩擦產(chǎn)生的內(nèi)能，因此系統(tǒng)重力勢(shì)能的減小量大于動(dòng)能的增加量．
故答案為：（1）D，（2）0.853；0.845；克服阻力做功．

點(diǎn)評(píng) 考查驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律時(shí)，要注意減小一切阻力，只有重力做功，重物機(jī)械能才守恒．注意重物應(yīng)緊靠打點(diǎn)計(jì)時(shí)器；
熟練應(yīng)用運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律處理問題，要知道重物帶動(dòng)紙帶下落過程中能量轉(zhuǎn)化的過程和能量守恒，明確功能關(guān)系．