Question

在驗證機械能守恒定律的實驗中，質量 m=1kg的重錘自由下落，在紙帶上打出了一系列的點，如圖所示，相鄰記數點時間間隔為0.02s，長度單位是cm，g取9.8m/s²．求：
（1）打點計時器打下記數點B時，物體的速度V_B=

0.972m/s

（2）從點O到打下記數點B的過程中，物體重力勢能的減小量△E_P=

0.476J

，動能的增加量△E_K=

0.473J

但實驗中總存在誤差，其原因是

各種阻力做功，機械能轉化為內能

．（取3位有效數字）

Answer 1

分析：（1）紙帶實驗中，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；
（2）根據速度大小可以求出動能．根據功能關系得重力勢能減小量等于重力做功的數值．由于紙帶通過時受到較大的阻力和重錘受到的空氣阻力，重力勢能有相當一部分轉化給摩擦產生的內能，所以重力勢能的減小量明顯大于動能的增加量．

解答：解：（1）中間時刻的瞬時速度等于該過程中的平均速度來求B的速度大小：
vB=

sAC

2T

=0.972m/s
故答案為：0.972m/s．
（2）物體重力勢能減小量△E_P=mgh=1×9.8×0.0486=0.476J
動能的增加量△E_k=

1

2

m

v

2 B

=0.473J
由于紙帶通過時受到較大的阻力和重錘受到的空氣阻力，重力勢能有相當一部分轉化給摩擦產生的內能，所以重力勢能的減小量明顯大于動能的增加量．
故答案為：0.972m/s，0.476J，0.473，各種阻力做功，機械能轉化為內能．

點評：正確解答實驗問題的前提是明確實驗原理，從實驗原理出發進行分析所需實驗器材、實驗步驟、所測數據等，會起到事半功倍的效果．