Question

【題目】曉宇利用“自由落體”的方法驗證了機械能守恒定律，他進行了多次操作打出了四條不同的紙帶，經過測量可知紙帶A、紙帶B、紙帶C、紙帶D前兩點之間的距離分別為0.185cm、0.192cm、0.265cm、0.195cm。已知低壓交流電源的頻率為50Hz、重錘的質量為1.00kg、重力加速度取�；卮鹣铝袉栴}：

(1)上述的四條紙帶中有一條在操作過程中存在明顯的問題，該紙帶為__________________；

(2)按照測量的要求從其中選出一條合適的紙帶，并選取點跡清晰的計時點，用刻度尺測出的實驗數據如圖所示，分析知紙帶的__________________（選填“左”或“右”）端與重錘相連；

(3)由圖中的實驗數據求解打計時點2時，重錘下落的速度為__________________；

(4)重錘由計時點0下降到計時點2的過程中，重錘的重力勢能的減少量為_________，重錘的動能的增加量為_____________，由計算分析可知___________（選填“＞”“=”或“＜”），原因為____________________________________；

(5)請根據以上寫出實驗結論：____________________________________。

Answer 1

【答案】紙帶C 左 0.98m/s 0.49J 0.48J ＞ 實驗中存在摩擦力和空氣阻力，重錘克服阻力做功損失機械能 在實驗誤差允許范圍內機械能守恒

【解析】

(1)[1]如果自由下落時，在0.02s內的位移大小應為

因為

則紙帶C肯定有操作錯誤，說明他操作時先釋放了紙帶，后接通了電源，致使打點計時器打第一個計時點時，重錘的速度并不為零；

(2)[2]因重錘做自由落體運動，開始記錄時計時點間距小，所以紙帶的左端與重錘相連；

(3)[3]重錘的速度

代入數據可得

(4)[4]從計時點0到計時點2的過程中，重力勢能的減少量

[5]動能的增加量

[6]由以上計算知，，這是因為實驗中有摩擦力和空氣阻力等阻力的存在，重錘要克服阻力做功而損失機械能；

(5)[7]由上述分析可知，在實驗誤差允許范圍內機械能守恒。