Question

某研究性學習小組在做“驗證機械能守恒定律”的實驗中，已知打點計時器所用電源的頻率為50Hz，查得當地的重力加速度g=9.80m/s²，測得所用重物的質量為1.00kg．實驗中得到一條點跡清晰的紙帶，把第一個點（速度恰好為零）記作O，每兩個計數點之間還有四個點未畫出，選連續的3個計數點A、B、C作為測量的點，如圖所示．經測量知道A、B、C各點到O點的距離分別為50.50cm、86.00cm、130.50cm．

根據以上數據，可計算出打B點時重物的瞬時速度v_B=

 

m/s；重物由O點運動到B點，重力勢能減少了

 

J，動能增加了

 

J．根據所測量的數據，還可以求出物體實際下落的加速度為

 

m/s²，物體在下落的過程中所受到的阻力為

 

N（計算結果都要保留3位有效數字），該阻力的來源主要有：
（1）

 

；
（2）

 

．

Answer 1

分析：利用逐差法△h=gT²可以求出兩計數點間的時間間隔．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；同時要對實驗進行正確的誤差分析，根據牛頓第二定律可求出阻力大小．

解答：解：根據勻變速直線運動中，時間中點的瞬時速度等于該過程中的平均速度有：
vB=

xAC

2T

=4.00m/s
重力勢能減小量△E_p=mgh=1.0×9.80×0.8600J=8.43J
動能的增量為：△EK=

1

2

mv2=8.00J
根據△h=gT²
將△h=（130.50-86.00）-（86.00-50.50）=9.00cm，T=0.1s，代入解得：當地重力加速度g=9.00m/s²．
根據牛頓第二定律解得：
mg-f=ma
代入數據解得：f=0.800N．
該實驗的主要誤差是阻力影響，具有有：重物受到的空氣阻力； 紙帶與限位孔之間的摩擦力等．
故答案為：4.00； 8.43；8.00；9.00；0.800，（1）重物受到的空氣阻力；  （2）紙帶與限位孔之間的摩擦力．

點評：運用運動學公式和動能、重力勢能的定義式解決問題是該實驗的常規問題，同時要熟練應用基本物理規律解決實驗問題．