Question

在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中：
①某同學(xué)用圖甲所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，得到如圖乙所示的紙帶，A、B、C、D、E為連續(xù)的五個(gè)點(diǎn)，交流電的頻率為50Hz，測出點(diǎn)A、C間的距離為14.77cm，點(diǎn)C、E間的距離為16.33cm，已知當(dāng)?shù)刂亓�加速度�?.8m/s²，重錘的質(zhì)量為m=1.0kg，則重錘在下落過程中受到的平均阻力大小F₁₌

0.05

．
②某同學(xué)上交的實(shí)驗(yàn)報(bào)告顯示重錘增加的動(dòng)能略大于重錘減少的重力勢能，則出現(xiàn)這一問題的原因可能是

B

A．重錘的質(zhì)量測量錯(cuò)誤
B．交流電源的頻率不等于50Hz
C．重錘下落時(shí)受到的阻力過大．

Answer 1

分析：（1）對于勻變速直線運(yùn)動(dòng)，在任意連續(xù)相等的時(shí)間間隔內(nèi)通過的位移之差為一個(gè)恒量，即△x=aT²，運(yùn)用這個(gè)推論得到加速度，然后再根據(jù)牛頓第二定律求解平均阻力．
（2）由于存在阻力作用，所以重力勢能的減小量應(yīng)該略大于動(dòng)能的增加量，現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)報(bào)告顯示重錘增加的動(dòng)能略大于重錘減少的重力勢能，原因可能自編了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，或者交流電的頻率不等于50Hz等．

解答：解：（1）根據(jù)褪推論式△x=aT²得到加速度為：a=

△x

T2

=

0.1663-0.1477

(2×0.02)2

m/s2=9.75m/s2
根據(jù)牛頓第二定律得：mg-f=ma．
則f=mg-ma=1×（9.8-9.75）N=0.05N．
（2）由mgh=

1

2

mv2可知，重錘的質(zhì)量與實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)無關(guān)，所以重錘的質(zhì)量測量錯(cuò)誤 不會(huì)影響實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)，所以A錯(cuò)誤；
交流電源的頻率不等于50Hz．此時(shí)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔不是0.02s，所以此時(shí)的測量的速度可能會(huì)大于真實(shí)的數(shù)值，導(dǎo)致重錘增加的動(dòng)能略大于重錘減少的重力勢能，所以B正確；
重錘下落時(shí)受到的阻力過大，會(huì)使物體的速度減小，不會(huì)使物體的動(dòng)能變大，所以C錯(cuò)誤；
故選：B．
故答案為：①0.05N；②B．

點(diǎn)評：①紙帶問題的處理時(shí)力學(xué)實(shí)驗(yàn)中常見的問題．若紙帶勻變速直線運(yùn)動(dòng)，測得紙帶上的點(diǎn)間距，利用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論v

t

2

=

.

v

和△x=aT2，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．
②本題涉及驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律實(shí)驗(yàn)的誤差分析問題，要明確誤差來源，同時(shí)要會(huì)判斷誤差的大小，屬于較高的要求．