Question

在《驗證機械能守恒定律》實驗中，打出的紙帶如圖所示，其中A、B為打點計時器打下的第1、2個點，AB=2mm，D、E、F為點跡清晰時連續打出的計時點，測得D、E、F到A的距離分別為S₁、S₂、S₃（圖中未畫出）．設打點計時器的打點頻率為f，重物質量為m，實驗地點重力加速度為g．一位學生想從紙帶上驗證打下A點到打下E點過程中，重物的機械能守恒．

（1）實驗中，如下哪些操作是必要的______．
A．用秒表測量時間
B．重物的質量應盡可能大些
C．先開電源后放紙帶
D．先放紙帶后開電源
（2）重物重力勢能減少量△E_P=______，動能增量△E_K=______．
（3）比較△E_P和△E_K發現，重物重力勢能的減少量△E_P大于動能的增加量△E_K，造成這一誤差的原因______．

Answer 1

（1）A、可以用打點計時器計算時間，不需要秒表，故A錯誤；
B、重物的質量應盡可能大些，這樣可以減小阻力引起的誤差，故B正確；
C、打點計時器運用時，都是先接通電源，待打點穩定后再釋放紙帶，故C正確，D錯誤；
故選：BC
（2）因為AB=2mm，則A點為自由落體運動的初始位置，即v_A=0，
從A點到E點過程中，重力勢能的減小量為：△E_P=mgS₂
根據某段時間內平均速度等于中間時刻的瞬時速度得：
B點的瞬時速度：vB=

S3-S1

2T

=

(S3-S1)f

2

則動能增量為：△E_K=

1

2

mvB2=

m(S3-S1)2f2

8

（3）因為實驗中有阻力作用，所以減小的重力勢能大于增加的動能．
故答案為：（1）BC；（2）mgS₂；

m(S3-S1)2f2

8

；（3）實驗過程中有阻力作用．