Question

在用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中，質(zhì)量 m=1.00kg的重物自由下落，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打出一系列點(diǎn)．如圖為選取的一條符合實(shí)驗(yàn)要求的紙帶，O為第一個(gè)點(diǎn)，A、B、C 為從合適位置開(kāi)始選取的三個(gè)連續(xù)點(diǎn)（其他點(diǎn)未畫(huà)出）．已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器每隔0.02s打一次點(diǎn)，當(dāng)?shù)氐闹亓�加速度g=9.80m/s²．那么：
（1）紙帶的

 

端（選填“左”或“右’）與重物相連；
（2）從O點(diǎn)到B點(diǎn)，重物重力勢(shì)能減少量△E_p=

 

J，動(dòng)能增加量△E_k=

 

J；（以上兩空均要求保留3位有效數(shù)字）
（3）上問(wèn)中，重物重力勢(shì)能減少量總是

 

（填‘大于’或者‘小于’）動(dòng)能增加量，原因是

 

．

Answer 1

分析：解決實(shí)驗(yàn)問(wèn)題首先要掌握該實(shí)驗(yàn)原理，了解實(shí)驗(yàn)的儀器、操作步驟和數(shù)據(jù)處理以及注意事項(xiàng)．
紙帶法實(shí)驗(yàn)中，若紙帶勻變速直線運(yùn)動(dòng)，測(cè)得紙帶上的點(diǎn)間距，利用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論，可計(jì)算出打出某點(diǎn)時(shí)紙帶運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度和加速度，從而求出動(dòng)能．根據(jù)功能關(guān)系得重力勢(shì)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(diǎn)為打出來(lái)的第一個(gè)點(diǎn)，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(diǎn)，而與重物相連的紙帶在下端，應(yīng)該先打點(diǎn)．所以紙帶的左端應(yīng)與重物相連．
（2）重力勢(shì)能減小量△E_p=mgh=1.0×9.8×0.1920J=1.88 J．
利用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論
v_B=

xAC

tAC

=

23.23-15.55

2×0.02

×10^-2=1.92m/s
E_kB=

1

2

mv_B²=

1

2

×1×（1.92）² J=1.84J
動(dòng)能增加量△E_k=E_kB-0=1.84J
（3）重物重力勢(shì)能減少量總是大于動(dòng)能增加量，原因是下落過(guò)程中需克服（限位孔對(duì)紙帶的阻力及空氣）阻力做功．
故答案為：（1）左
（2）1.88，1.84
（3）大于，下落過(guò)程中需克服（限位孔對(duì)紙帶的阻力及空氣）阻力做功．

點(diǎn)評(píng)：運(yùn)用運(yùn)動(dòng)學(xué)公式和動(dòng)能、重力勢(shì)能的定義式解決問(wèn)題是該實(shí)驗(yàn)的常規(guī)問(wèn)題．
要注意單位的換算和有效數(shù)字的保留