Question

某同學在做“驗證機械能守恒定律”的實驗中， 采用重物自由下落的方法，得到一條點跡清晰的紙帶，實驗器材及打出的紙帶如圖所示。已知打點計時器打點周期為0.02s，當地重力加速度g=9.80m/s²，測得所用的重物的質量為1.00kg。把紙帶中第一個點記作O（此時重物的速度為零），另選打點計時器連續打下的3個點A、B、C為計數點，經測量A、B、C各點到O的距離分別為9.51cm、12.70cm、15.70cm。根據以上數據計算或分析重物由O點運動到B點的過程：（計算結果均取3位有效數字）

（1）重物的重力勢能減少量為                ；
（2）重物的動能增加量為                    ；
（3）這樣驗證的系統誤差總是使重力勢能的減少量_______動能的增加量（填“大于”、“小于”或“等于”）；
（4）分析產生誤差可能的原因是                         。（至少寫出一條原因）

Answer 1

1）ΔE_P =1.24J  （2）ΔE_k=1.19J （3） 大于
（4）產生誤差的原因有很多，如：①重物下落受到阻力作用，必須克服摩擦力、空氣阻力等做功；②長度測量誤差。

分析：應用重力做功與重力勢能的關系求重物的重力勢能的減少量，應用勻變速直線運動的規律，中間時刻的瞬時速度v_B= ，再求B的動能，計算比較重物的重力勢能減少量與動能的增加，分析誤差產生原因．
解：（1）忽略阻力作用只受重力，根據重力做功與重力勢能的關系得：△E_p=-mgh_OB=-1.00×9.80×0.1270=-1.24J，故重物的重力勢能減少量為1.24J
（2）由勻變速直線運動的規律，中間時刻的瞬時速度等于該段時間內的平均速度，即v_B==="3.175m/s"
△E_k=×1.00×3.175²="1.19J"
（3）比較重力勢能的減少量與動能的增加量：△E_P=1.24J＞△E_k=1.19J
（4）產生誤差可能的原因是：①重物下落受到阻力作用，必須克服摩擦力、空氣阻力等做功；②長度測量△E_k=1.19J誤差
答：（1）重物的重力勢能減少量為△E_P=1.24J；
（2）重物的動能增加量為△E_k=1.19J；
（3）這樣驗證的系統誤差總是使重力勢能的減少量 大于動能的增加量（填“大于”、“小于”或“等于”）；
（4）分析產生誤差可能的原因是． ①重物下落受到阻力作用，必須克服摩擦力、空氣阻力等做功；②長度測量△E_k=1.19J誤差．