Question

驗證機械能守恒定律的實驗中：質量m=1kg的重物自由下落，在紙帶上打出一系列的點，如圖所示（相鄰記數點時間間隔為0.02s），長度單位cm，那么打點計時器打下記數點B時，物體的速度v_B=

0.98

m/s；從起點O到打下記數點B的過程中重力勢能減少量是△E_p=

0.49

J，此過程中物體動能的增加量△E_k=

0.48

J（g取9.8m/s²，所有結果保留兩位有效數字．）；通過計算，數值上△E_p

＞

△E_k（填“＞”“=”或“＜”），這是因為

紙帶和重錘運動過程中受阻力

；最后得出實驗的結論是

在實驗誤差允許的范圍內機械能守恒

．

Answer 1

分析：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．
動能的增加量：

1

2

mv²，重力勢能的減小量：mgh；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：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：
v_B=

xAC

2T

=

(7.06-3.14)×10-2

2×0.02

=0.98m/s
△E_p=mgh=1×10×5.01×10^-2=0.49J
△E_k=

1

2

mvB2=

1

2

×1×0.98²=0.48J，
通過計算可以看出△E_P＞△E_K，這是因為紙帶和重錘運動過程中受阻力，
最后得出實驗的結論是：在實驗誤差允許的范圍內機械能守恒．
故答案為：0.98m/s，0.49J，0.48J，＞，紙帶和重錘運動過程中受阻力；在實驗誤差允許的范圍內機械能守恒．

點評：正確解答實驗問題的前提是明確實驗原理，從實驗原理出發分析實驗所測數據，得出要探究的結論．