Question

9．在用打點計時器驗證機械能守恒定律的實驗中，使質量為m=1kg的重物自由下落，打點計時器在紙帶上打出一系列的點，選取一條符合實驗要求的紙帶如圖所示．O為第一個點，A、B、C為從合適位置開始選取的三個連續(xù)點（其他點未畫出）．已知打點計時器每隔0.02s打一個點，當他的重力加速度為 9.8m/s²，那么：
（1）紙帶的左端（填“左”或“右”）與重物相連；
（2）根據圖上所得的數據，應取圖中O點到B點來驗證機械能守恒定律；該點的速度是：1.94m/s．（結果取3位有效數字）
（3）從O點到（2）間中所取的點，重物重力勢能的減少量△E_p=1.88J；動能增加量△E_k=1.88J．（結果取3位有效數字）
（4）實驗結論是：在誤差允許的范圍內，重物下落過程中機械能守恒

Answer 1

分析 （1）重物下落時做勻加速運動，故紙帶上的點應越來越遠，根據這個關系判斷那一端連接重物．
（2）驗證機械能守恒時，我們驗證的是減少的重力勢能△E_p=mgh和增加的動能△E_k=$\frac{1}{2}$mv²之間的關系，所以我們要選擇能夠測h和v的數據．
（3）減少的重力勢能△E_p=mgh，增加的動能△E_k=$\frac{1}{2}$mv²，v可由從紙帶上計算出來．
（4）分析實驗數據，然后得出結論．

解答 解：（1）重物下落時做勻加速運動，故紙帶上的點應越來越遠，故應該是左端連接重物．
（2）驗證機械能守恒時，我們驗證的是減少的重力勢能△Ep=mgh和增加的動能△E_k=$\frac{1}{2}$mv²之間的關系，所以我們要選擇能夠測h和v的數據．故選B點．
打下B點時的速度：v_B=$\frac{AC}{2T}$=$\frac{0.2329-0.1555}{2×0.02}$≈1.94m/s；
（3）到B點重物減少的重力勢能：△E_P=mgh=1×9.8×0.1925≈1.88J，
重物增加的動能△E_k=$\frac{1}{2}$mv²=$\frac{1}{2}$×1×1.94²=1.88J；
（4）由以上分析可知，△E_P=：△E_K，由此可知，在誤差允許的范圍內，重物下落過程中機械能守恒；
故答案為：（1）左；（2）B；（3）1.88J；1.88J；（4）在誤差允許的范圍內，重物下落過程中機械能守恒．

點評 正確解答實驗問題的前提是明確實驗原理，從實驗原理出發(fā)進行分析所測數據，如何測量計算，會起到事半功倍的效果．