Question

14．如圖是某同學(xué)探究《動能與重力勢能的轉(zhuǎn)化和守恒》實驗及打出的一條紙帶的一部分：

（1）已知打點計時器的周期為0.02s，當(dāng)?shù)氐闹亓�加速度為g=9.8m/s²，圖中數(shù)字為各點距起點O的距離，設(shè)重錘質(zhì)量為m=0.1kg，當(dāng)打點到B時，重錘的重力勢能減少了0.191J，動能增加了0.190J．（結(jié)果保留三位有效數(shù)字）
（2）若當(dāng)?shù)氐闹亓�加速度未知，則可利用此實驗來測量當(dāng)?shù)氐闹亓�加速度，請寫出測量值與當(dāng)?shù)刂亓�加速度的值總有差異的一個原因：紙帶和打點計時器間的摩擦阻力、空氣阻力．

Answer 1

分析 根據(jù)某段時間內(nèi)的平均速度等于時間中點的瞬時速度，可以求出B點速度大小，從而進(jìn)一步求出其動能的增加量．在實驗中由于空氣阻力和打點計時器與紙帶間阻力的影響，測得的重力勢能減小量總是略大于動能的增加量．

解答 解：（1）重力勢能的減小等于重力做功大小，因此有：△E_P=mgh=0.1×9.8×0.1954J=0.191J
勻變速直線運(yùn)動中，時間中點的瞬時速度等于該過程中的平均速度，因此有：
v_B=$\frac{0.2365-0.1585}{2×0.02}$=1.95m/s，
動能增加了△E_k=E_kB=$\frac{1}{2}$mv_B²=$\frac{1}{2}$×0.1×（1.95）²=0.190J；
（2）測量值與當(dāng)?shù)刂亓�加速度的值有差異的一個原因是紙帶和打點計時器間的摩擦阻力、空氣阻力，故導(dǎo)致測量值比真實值偏小．
故答案為：（1）0.191，0.190；（2）紙帶和打點計時器間的摩擦阻力、空氣阻力．

點評 要知道重物帶動紙帶下落過程中能量轉(zhuǎn)化的過程和能量守恒．重物帶動紙帶下落過程中，除了重力還受到阻力，從能量轉(zhuǎn)化的角度，由于阻力做功，重力勢能減小除了轉(zhuǎn)化給了動能還有一部分轉(zhuǎn)化給摩擦產(chǎn)生的內(nèi)能．