Question

17．在“動能與重力勢能的轉化和守恒”的實驗中，所用電源的頻率為50Hz，某同學選擇了一條較理想的紙帶，用刻度尺測量時各計數(shù)點對應刻度尺上的讀數(shù)如圖所示．圖中O點是打點計時器打出的第一個點，O、A、B、C、D、E分別是每打兩個點取出的計數(shù)點（g=9.8m/s²，取三位有效數(shù)）

（1）若重錘的質量為0.5kg，則重錘從開始下落到打B點時，減少的重力勢能為0.956J．
（2）重錘下落到打B點時增加的動能為0.941J．
（3）根據(jù)實驗，重錘從靜止開始到打出B點的過程中，得到的結論是在誤差允許的范圍內，重錘減小的重力勢能等于其動能的增加，驗證了機械能守恒定律．

Answer 1

分析 該實驗為驗證性實驗，是在知道原理的情況下進行驗證，因此求出物體下落時重力勢能的減小量和動能的增加量是否相等即可驗證，但是由于存在誤差，物體下落時克服阻力做功，因此重力勢能的減小量略大于動能的增加量．

解答 解：（1）重力勢能的減小量為：△E_P=mgh_OB=0.5×9.8×0.195=0.956J
（2）B點時的速度等于AC之間的平均速度：v_B=$\frac{{x}_{AC}}{2T}$=$\frac{0.2805-0.1250}{2×2×0.02}$m/s=1.94m/s
重錘下落到B點時增加的動能為：E_kB=$\frac{1}{2}$m${v}_{B}^{2}$=$\frac{1}{2}$×0.5×1.94²J=0.941J；
（3）根據(jù)計算結果可以得出該實驗的實驗結論：在誤差允許的范圍內，重錘減小的重力勢能等于其動能的增加，驗證了機械能守恒定律．
故答案為：（1）0.956；（2）0.941；（3）在誤差允許的范圍內，重錘減小的重力勢能等于其動能的增加，驗證了機械能守恒定律．

點評 通過該題理解驗證性實驗的特點，把握實驗原理，提升實驗能力，該題是考查基礎實驗知識的好題；解決本題的關鍵掌握紙帶的處理方法，會通過紙帶求解瞬時速度，從而得出動能的增加量，會根據(jù)下降的高度求解重力勢能的減小量．