Question

某同學驗證機械能守恒定律的實驗步驟以及所測量的數據如下：
A．將打點（或電火花）計時器豎直安裝在鐵架臺上
B．接通電源，再松開紙帶，讓重物自由下落
C．取下紙帶，再換一條新紙帶，重復以上實驗步驟
D．將紙帶固定在重物上，讓紙帶穿過打點計時器，用手提著紙帶使重物靜止
E．選取一條理想紙帶（所選紙帶如圖所示），用刻度尺測出物體下落的高度OA、OB、OC、OD、OE（圖中O點是計時器打出的第一點），并計算出相應的瞬時速度v_A、v_B、v_C…
F．分別計算出mv_n²/2與mgh_n，在誤差允許范圍內，看是否相等

請完成下列問題：
（1）上述實驗步驟合理的順序是

A、D、B、C、E、F

．
（2）質量為1kg的重錘從開始下落到打B點時，減少的重力勢能E_P為

1.91J

；重錘下落到打B點時，增加的動能E_K為

1.84J

．
（3）通過計算，數值上△E_p

略大于

△E_k（填“略大于”“略小于”“等于”），這是因為

重錘下落過程中有阻力做負功，重錘的重力勢能有少量損失

．

Answer 1

分析：（1）實驗步驟要符合事物發展邏輯，要有利于操作和減小實驗誤差，在明確實驗原理的情況下奔著這個原則即可正確安排實驗步驟．
（2）利用在勻變速直線運動中，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，然后根據動能、勢能定義進一步求得動能和勢能的變化情況．
（3）由于物體下落過程中存在摩擦阻力，因此動能的增加量小于勢能的減小量．

解答：解：（1）在明確實驗原理的前提下，先安裝實驗器材，然后再進行實驗，故具體步驟為：A、D、B、C、E、F．
答案為：A、D、B、C、E、F．
（2）重錘從開始下落到B點時，減少的重力勢能E_P：mgh=1.91J．
重物在B點的速度為：v_B=

SAC

2×0.02

=

15.5×10-2

0.04

m/s=3.875m/s
增加的動能為：EK=

1

2

mv2B=1.84J
故答案為：1.91J，1.84J．
（3）由于重物下落過程中存在空氣阻力，重物克服阻力做功消耗能量，故由動能定理可知，增加的動能小于減小的勢能！因此△E_p 略大于△E_k．
故答案為：略大于，重錘下落過程中有阻力做負功，重錘的重力勢能有少量損失．

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．