Question

在驗證機械能守恒定律的實驗中，一同學進行如下操作
A．將打點計時器水平固定在鐵架臺上
B．將長約0.5m的紙帶用小夾子固定在重物上后穿過打點計時器，用手提著紙帶，使重物靜止在靠近打點計時器的地方
C．先松開紙帶，再接通電源，讓重物自由下落，計時器就在紙帶上打下一系列的點
D．換幾條紙帶，重復上面實驗
E．在答出的紙帶中挑選第一、第二兩點間距接近2mm，且點跡清楚的紙帶進行測量，先記下O點（第一個點）的位置，再從后面較清晰的任意點開始依次再取四個計數點A、B、C、D，求出相應位置對應的速度及其下落的高度．
F．將測量數據及計算結果填入自己設計的表格中
G．根據以上測得數據計算相應的動能和重力勢能，驗證機械能守恒定律
（1）以上操作有錯誤的是______
（2）選出一條紙帶如圖所示，其中O點為起點，A、B、C為三個計數點，打點計時器通過周期為0.02s的交流電，用最小刻度為mm的刻度尺，測得OA=11.13cm，OB=17.69cm，OC=25.9cm．這三個數字中不符合有效數字要求的是______，應寫成______cm．在計數點A和B之間，B和C之間還各有一個點未畫出，重錘的質量為m=1.5kg，根據以上數據，求當打點針打到B點時重錘的重力勢能比開始下落時減少了______J；這時它的動能是______J．（g取10m/s²，結果保留三位有效數字）
（3）實驗中往往出現重錘重力勢能的減少量大于動能的增加量，其主要原因是______．

Answer 1

【答案】分析：（1）對于實驗，我們要從實驗原理、實驗儀器、實驗步驟、實驗數據處理、實驗注意事項這幾點去搞清楚；
（2）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．從而求出動能．根據功能關系得重力勢能減小量等于重力做功的數值；
（3）明確該實驗誤差產生的原因，即可正確解答．
解答：解：（1）A、應該將打點計時器豎直固定在鐵架臺上，故A錯誤；
C、實驗時，應先接通打點計時器電源后釋放重物，由于重物運動較快，可能會使打出來的點很少，不利于數據的采集和處理，故C錯誤．
故答案為：AC．
（2）選用最小刻度為mm的刻度尺，應該估讀到毫米的下一位，故OC讀數不符合有效數字要求，應該讀為25.90cm，
重力勢能的減小量等于重力做功，因此有：
△E_P=mgh=2.65J
勻變速直線運動中，時間中點的瞬時速度等于該過程中的平均速度，因此有：


故答案為：OC、25.90、2.65.2.56．
（3）由于空氣阻力以及紙帶與打點計時器之間的摩擦阻力作用，導致重力勢能沒有全部轉化為動能，因此實驗中往往出現重錘重力勢能的減少量大于動能的增加量．
故答案為：摩擦阻力的作用．
點評：要知道重物帶動紙帶下落過程中能量轉化的過程和能量守恒，重物帶動紙帶下落過程中，除了重力還受到阻力，從能量轉化的角度，由于阻力做功，重力勢能減小除了轉化給了動能還有一部分轉化給摩擦產生的內能．