Question

在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中：
①某同學(xué)用圖甲所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，得到如圖乙所示的紙帶，A、B、C、D、E為連續(xù)的四個(gè)點(diǎn)，交流電的頻率為50Hz，測出點(diǎn)A、C間的距離為14.77cm，點(diǎn)C、E間的距離為16.33cm，已知當(dāng)?shù)刂亓�加速度�?.8m/s²，重錘的質(zhì)量為m=1.0kg，則重錘在下落過程中受到的平均阻力大小F_f=

0.05N

．
②某同學(xué)上交的實(shí)驗(yàn)報(bào)告顯示重錘增加的動(dòng)能略大于重錘減少的重力勢能，則出現(xiàn)這一問題的原因可能是

D

（填序號(hào)）．
A．重錘下落時(shí)受到的阻力過大     B．在計(jì)算中誤將g取10m/s²
C．重錘的質(zhì)量測量錯(cuò)誤           D．交流電源的頻率不等于50H_Z．

Answer 1

分析：紙帶法實(shí)驗(yàn)中，若紙帶勻變速直線運(yùn)動(dòng)，測得紙帶上的點(diǎn)間距，利用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論，可計(jì)算出打出某點(diǎn)時(shí)紙帶運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度．從而求出動(dòng)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．
該實(shí)驗(yàn)的誤差主要來源于紙帶和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的摩擦以及空氣阻力的存在．

解答：解：①物體下落的加速度a=

△x

T2

=

0.1633-0.1477

0.042

═9.75m/s²，
根據(jù)牛頓第二定律可以得到mg-f=ma，所以f=mg-ma=m（g-a）=1×（9.8-9.75）N=0.05N，
②實(shí)驗(yàn)報(bào)告顯示重錘增加的動(dòng)能略大于重錘減少的重力勢能，說明測量的物體的速度偏大或者是物體的重力勢能偏小，
A、重錘下落時(shí)受到的阻力過大，會(huì)使物體的速度減小，不會(huì)使物體的動(dòng)能變大，所以A錯(cuò)誤；
B、在計(jì)算中誤將g取10m/s²，則物體的重力勢能會(huì)變大，不會(huì)是物體的動(dòng)能偏大，所以B錯(cuò)誤；
C、由mgh=

1

2

mv²可知，重錘的質(zhì)量與實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)無關(guān)，所以重錘的質(zhì)量測量錯(cuò)誤 不會(huì)影響實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)，所以C錯(cuò)誤；
D、交流電源的頻率不等于50H_Z．此時(shí)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔不是0.02s，所以此時(shí)的測量的速度可能會(huì)大于真實(shí)的數(shù)值，導(dǎo)致重錘增加的動(dòng)能略大于重錘減少的重力勢能，所以D正確．
故答案為：①0.05N；②D．

點(diǎn)評(píng)：紙帶問題的處理時(shí)力學(xué)實(shí)驗(yàn)中常見的問題．我們可以紙帶法實(shí)驗(yàn)中，若紙帶勻變速直線運(yùn)動(dòng)，測得紙帶上的點(diǎn)間距，利用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論，可計(jì)算出打出某點(diǎn)時(shí)紙帶運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度和加速度．