Question

16．在利用自由落體“驗證機械能守恒定律”的實驗中，打點計時器所用電源的頻率為50HZ，當?shù)刂亓�加速度的值�?.80m/s²，測得所用重物的質(zhì)量為1.00kg，甲、乙、丙三學(xué)生分別用同一裝置打出三條紙帶，量出各紙帶上第1、第2兩點間的距離分別為0.10cm、0.19cm和0.25cm，則可肯定丙（選填“甲”、“乙”或“丙”）在操作上有錯誤．若按實驗要求正確地選出紙帶進行測量，量得連續(xù)三點A、B、C到第一個點0的距離分別為15.55cm、19.20cm、23.23cm，則當打點計時器打B點時，重物的重力勢能減小量為1.88J，重物的動能增加量為1.84J．（均保留3位有效數(shù)字）

Answer 1

分析 （1）對于實驗中存在的重大誤差，我們可以用理論知識去判斷，如若下落初速度為零，則第一個打點周期內(nèi)重物下落的高度：h=$\frac{1}{2}$gt²=2mm．
（2）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，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：打點計時器的打點頻率為50 Hz，打點周期為0.02 s，重物開始下落后，在第一個打點周期內(nèi)重物下落的高度：h=$\frac{1}{2}$gt²=2mm，
所以所選的紙帶最初兩點間的距離接近2 mm．
量出各紙帶上第一、二兩點間的距離分別為0.18cm，0.19cm和0.25cm，可以看出丙同學(xué)在操作上誤差較大，存在著錯誤．
當打點計時器打在B點時，重錘的重力勢能的減少量為：△E_P=mgh=1.0×9.8×0.1920 J=1.88 J．
利用勻變速直線運動的推論，B點的速度為：v_B=$\frac{0.2323-0.1555}{2×0.02}$=1.92m/s
根據(jù)動能的定義式得出：△E_k=$\frac{1}{2}×1×$（1.92）²=1.84J
故答案為：丙，1.88，1.84．

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，同時對于驗證實驗，我們有時也需要從理論知識角度去判斷有沒有出現(xiàn)大的誤差．