Question

5．在用打點計時器驗證機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．O點為打下的第一個點，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?shù)氐闹亓�加速度為g=9.80m/s²，那么：

（1）重物與紙帶的哪端相連左端（填“左端”或“右端”）
（2）計算從O點到B點重物重力勢能減少量△E_p=1.88J，動能增加量△E_k=1.84J． （結(jié)果保留3位有效數(shù)字）
（3）計算出的重物重力勢能減小量與動能增加量不完全相同的主要原因是存在阻力．

Answer 1

分析 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，所以應(yīng)該先打出0點，而與重物相連的紙帶在下端，應(yīng)該先打點．所以紙帶的左端應(yīng)與重物相連．
②重力勢能減小量△E_p=mgh=9.8×0.1920J=1.88 J．
利用勻變速直線運動的推論：${v}_{B}=\frac{{x}_{AC}}{{t}_{AC}}$=$\frac{23.23-15.55}{2×0.02}×0.01$m/s=1.92m/s
${E}_{k}=\frac{1}{2}m{{v}_{B}}^{2}=\frac{1}{2}×1×1.9{2}^{2}J$=1.84J．
③通過計算可知動能的增加量略小于重力勢能的減小量，其原因是物體在下落過程中克服摩擦阻力做功．
故答案為：（1）左端； （2）1.88；1.84；（3）存在阻力．

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．