Question

4．圖甲所示為驗證機械能守恒定律的實驗裝置示意圖，實驗時，需要測量物體由靜止開始自由下落到某點時的瞬時速度v和下落的高度h．某同學按照正確操作所選的一條紙帶如圖乙所示，其中O是起始點，A、B、C、D、E是打點計時器連續(xù)打下的5個點，打點頻率為50Hz，該同學用毫米刻度尺測量O到C、D、E各點的距離，并記錄在圖中，物體的質(zhì)量m=0.1kg，重力加速度g=9.80m/s²．

（1）根據(jù)以上數(shù)據(jù)，知當打點計時器打D點時，物體重力勢能的減少量△E_P=0.190J，動能的增加了△E_K=0.187J．（要求結(jié)果保留三位有效數(shù)字）
（2）實驗中誤差產(chǎn)生的原因為重物下落時受到阻力作用，重物要克服阻力做功而損失一部分機械能．（寫出一條即可）

Answer 1

分析 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：（1）重物從開始下落到計時器打D點時，重物的重力勢能的減少量為：
△E_p=mgh=0.1×9.8×0.1941 J=0.190J．
利用勻變速直線運動的推論有：v_D=$\frac{0.2347-0.1574}{2×0.02}$=1.9325m/s
重物下落到計時器打D點時增加的動能有：△E_k=$\frac{1}{2}$mv_D²=$\frac{1}{2}$×0.1×（1.9325）²=0.187J
（2）我們發(fā)現(xiàn)，△E_P和△E_k并不嚴格相等，產(chǎn)生誤差的主要原因是重物下落時受到阻力作用，重物要克服阻力做功而損失一部分機械能．
故答案為：（1）0.190，0.187． 
（2）重物下落時受到阻力作用，重物要克服阻力做功而損失一部分機械能．

點評 該題主要考查了在驗證機械能守恒定律的實驗中，如何應用運動學規(guī)律、功能關(guān)系去處理實驗數(shù)據(jù)的能力，在平時訓練中要加強基礎(chǔ)規(guī)律的綜合應用．