Question

16．如圖1是《驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律》的實(shí)驗(yàn)裝置和圖2實(shí)驗(yàn)后選取的一條紙帶，O為打出的第一個(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)（其它點(diǎn)未畫(huà)出），打點(diǎn)計(jì)時(shí)器每隔0.02s打一個(gè)點(diǎn)．

（1）若重錘的質(zhì)量為0.5kg，當(dāng)?shù)刂亓�加速度g=9.8m/s²，由紙帶上給的數(shù)據(jù)可算出（計(jì)算結(jié)果保留2位有效數(shù)字）
①?gòu)腛點(diǎn)下落到B點(diǎn)的過(guò)程中，重力勢(shì)能減少了0.86 J，
②打B點(diǎn)時(shí)重錘的動(dòng)能為0.81J；
（2）試指出造成第（1）問(wèn)中①②計(jì)算結(jié)果不相等的原因是紙帶和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器限位孔之間有摩擦以及空氣阻力．

Answer 1

分析 （1）驗(yàn)證機(jī)械能守恒時(shí)，我們驗(yàn)證的是減少的重力勢(shì)能△Ep=mgh和增加的動(dòng)能△E_k=$\frac{1}{2}$mv²間的關(guān)系，所以我們要選擇能夠測(cè)h和v的數(shù)據(jù)．
減少的重力勢(shì)能△Ep=mgh，增加的動(dòng)能△E_k=$\frac{1}{2}$mv²，v可由從紙帶上計(jì)算出來(lái)．
（2）分析實(shí)驗(yàn)中誤差原因，明確阻力作用使減小的重力勢(shì)能部分轉(zhuǎn)化為了內(nèi)能．

解答 解：（1）①?gòu)腛點(diǎn)下落到B點(diǎn)的過(guò)程中，減少的重力勢(shì)能△E_p=mgh=0.5×9.8×17.60×10^-2=0.86J
②根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)中時(shí)間中點(diǎn)的速度等于該過(guò)程中的平均速度，可以求出打紙帶上B點(diǎn)時(shí)小車(chē)的瞬時(shí)速度大小．
v_B=$\frac{{x}_{AC}}{2T}$=$\frac{0.2299-0.1579}{2×0.02}$=1.8m/s
增加的動(dòng)能△E_k=$\frac{1}{2}$mv_B²=$\frac{1}{2}$×0.5×（1.8）²=0.81J
（2）△E_p＞△E_k的原因是由于紙帶和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器限位孔之間有摩擦以及空氣阻力．
故答案為：（1）0.86，0.81
（2）紙帶和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器限位孔之間有摩擦以及空氣阻力．

點(diǎn)評(píng) 本題考查驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)，要注意明確實(shí)驗(yàn)原理，能根據(jù)下落的高度求解重力勢(shì)能減小量，同時(shí)根據(jù)平均速度求出速度，再表示出動(dòng)能，即可分析機(jī)械能是否守恒．