Question

17．在“動(dòng)能與重力勢(shì)能的轉(zhuǎn)化和守恒”的實(shí)驗(yàn)中，所用電源的頻率為50Hz，某同學(xué)選擇了一條較理想的紙帶，用刻度尺測(cè)量時(shí)各計(jì)數(shù)點(diǎn)對(duì)應(yīng)刻度尺上的讀數(shù)如圖所示．圖中O點(diǎn)是打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的第一個(gè)點(diǎn)，O、A、B、C、D、E分別是每打兩個(gè)點(diǎn)取出的計(jì)數(shù)點(diǎn)（g=9.8m/s²，取三位有效數(shù)）

（1）若重錘的質(zhì)量為0.5kg，則重錘從開始下落到打B點(diǎn)時(shí)，減少的重力勢(shì)能為0.956J．
（2）重錘下落到打B點(diǎn)時(shí)增加的動(dòng)能為0.941J．
（3）根據(jù)實(shí)驗(yàn)，重錘從靜止開始到打出B點(diǎn)的過程中，得到的結(jié)論是在誤差允許的范圍內(nèi)，重錘減小的重力勢(shì)能等于其動(dòng)能的增加，驗(yàn)證了機(jī)械能守恒定律．

Answer 1

分析 該實(shí)驗(yàn)為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，是在知道原理的情況下進(jìn)行驗(yàn)證，因此求出物體下落時(shí)重力勢(shì)能的減小量和動(dòng)能的增加量是否相等即可驗(yàn)證，但是由于存在誤差，物體下落時(shí)克服阻力做功，因此重力勢(shì)能的減小量略大于動(dòng)能的增加量．

解答 解：（1）重力勢(shì)能的減小量為：△E_P=mgh_OB=0.5×9.8×0.195=0.956J
（2）B點(diǎn)時(shí)的速度等于AC之間的平均速度：v_B=$\frac{{x}_{AC}}{2T}$=$\frac{0.2805-0.1250}{2×2×0.02}$m/s=1.94m/s
重錘下落到B點(diǎn)時(shí)增加的動(dòng)能為：E_kB=$\frac{1}{2}$m${v}_{B}^{2}$=$\frac{1}{2}$×0.5×1.94²J=0.941J；
（3）根據(jù)計(jì)算結(jié)果可以得出該實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)結(jié)論：在誤差允許的范圍內(nèi)，重錘減小的重力勢(shì)能等于其動(dòng)能的增加，驗(yàn)證了機(jī)械能守恒定律．
故答案為：（1）0.956；（2）0.941；（3）在誤差允許的范圍內(nèi)，重錘減小的重力勢(shì)能等于其動(dòng)能的增加，驗(yàn)證了機(jī)械能守恒定律．

點(diǎn)評(píng) 通過該題理解驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)，把握實(shí)驗(yàn)原理，提升實(shí)驗(yàn)?zāi)芰�，該題是考查基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)知識(shí)的好題；解決本題的關(guān)鍵掌握紙帶的處理方法，會(huì)通過紙帶求解瞬時(shí)速度，從而得出動(dòng)能的增加量，會(huì)根據(jù)下降的高度求解重力勢(shì)能的減小量．