Question

某同學(xué)在做“驗證機(jī)械能守恒定律”的實驗中，采用重物自由下落的方法，得到一條點跡清晰的紙帶，實驗器材及打出的紙帶如圖所示．已知打點計時器打點周期為0.02s，當(dāng)?shù)刂亓�加速度g=9.80m/s²，測得所用的重物的質(zhì)量為1.00kg．把紙帶中第一個點記作O（此時重物的速度為零），另選打點計時器連續(xù)打下的3個點A、B、C為計數(shù)點，經(jīng)測量A、B、C各點到O的距離分別為9.51cm、12.70cm、15.70cm．根據(jù)以上數(shù)據(jù)計算或分析重物由O點運動到B點的過程：（計算結(jié)果均取3位有效數(shù)字）
（1）重物的重力勢能減少量為

△E_P=1.24J

；
（2）重物的動能增加量為

△E_k=1.19J

；
（3）這樣驗證的系統(tǒng)誤差總是使重力勢能的減少量

大于

動能的增加量（填“大于”、“小于”或“等于”）；
（4）分析產(chǎn)生誤差可能的原因是

①重物下落受到阻力作用，必須克服摩擦力、空氣阻力等做功；②長度測量△E_k=1.19J誤差．

．（至少寫出一條原因）

Answer 1

分析：應(yīng)用重力做功與重力勢能的關(guān)系求重物的重力勢能的減少量，應(yīng)用勻變速直線運動的規(guī)律，中間時刻的瞬時速度v_B=

xAC

2t

，再求B的動能，計算比較重物的重力勢能減少量與動能的增加，分析誤差產(chǎn)生原因．

解答：解：（1）忽略阻力作用只受重力，根據(jù)重力做功與重力勢能的關(guān)系得：△E_p=-mgh_OB=-1.00×9.80×0.1270=-1.24J，故重物的重力勢能減少量為1.24J
    （2）由勻變速直線運動的規(guī)律，中間時刻的瞬時速度等于該段時間內(nèi)的平均速度，即vB=

xAC

2T

=

0.1270

2×0.02

=3.175m/s         
          △Ek=

1

2

×1.00×3.175²=1.19J 
     （3）比較重力勢能的減少量與動能的增加量：△E_P=1.24J＞△E_k=1.19J
    （4）產(chǎn)生誤差可能的原因是：①重物下落受到阻力作用，必須克服摩擦力、空氣阻力等做功；②長度測量△E_k=1.19J誤差
答：（1）重物的重力勢能減少量為△E_P=1.24J；
    （2）重物的動能增加量為△E_k=1.19J；
   （3）這樣驗證的系統(tǒng)誤差總是使重力勢能的減少量 大于動能的增加量（填“大于”、“小于”或“等于”）；
    （4）分析產(chǎn)生誤差可能的原因是． ①重物下落受到阻力作用，必須克服摩擦力、空氣阻力等做功；②長度測量△E_k=1.19J誤差．

點評：考查了驗證機(jī)械能守恒定律的原理，動能、勢能的增量計算，分析誤差來源．