Question

在利用電磁打點計時器（電磁打點計時器所用電源周期T=0.02s）“驗證機械能守恒定律”的實驗中：
（1）某同學用如圖甲所示裝置進行實驗，得到如圖乙所示的紙帶，把第一個點（初速度為零）記作O點，測出點O、A間的距離為68.97cm，點A、C間的距離為15.24cm，點C、E間的距離為16.76cm，T_AC=T_CE=0.04s．已知當地重力加速度為9.8m/s²，重錘的質量為m=1.0kg，則打點計時器在打O點到C點的這段時間內，C點的速度v_C=

4.00

 m/s；重錘動能的增加量為

8.00

J，重力勢能的減少量為

8.25

J．（結果保留三位有效數字）

（2）物體動能的增加量小于重力勢能的減少量，產生這種結果的可能原因是

空氣阻力、紙帶與限位孔的阻力等

．

Answer 1

分析：該實驗是利用自由落體運動來驗證機械能守恒定律，在某一過程中物體下落減少的重力勢能等于其增加的動能；利用勻變速直線運動的規律，會計算紙帶上某點的瞬時速度．

解答：解：根據勻變速直線運動的規律，某段時間內的平均速度等于中間時刻的瞬時速度，可求C點的速度
     vc=

△x

2T

=

AE

2T

=

0.154+0.1676

2×0.04

=4.00m/s
 重錘動能的增加量為
    △Ek=

1

2

mv2=

1

2

×1×4.002=8.00J
 重力勢能的減少量為
    E_P=mgh=mgAC=1×9.8×（0.6897+0.1524）=8.25J
（2）實驗時存在空氣阻力、紙帶與打點計時器的限位孔有摩擦阻力等
故答案為
（1）4.00    8.00     8.25  
（2）空氣阻力、紙帶與限位孔的阻力等

點評：考查了驗證機械能守恒定律的實驗原理，數據處理、誤差分析．