Question

某同學在做“驗證機械能守恒定律”的實驗時，用質量m=1kg的物體自由下落，通過打點計時器在紙帶上記錄運動過程，所接電源為50Hz的交流電源，紙帶上O點為重錘自由下落時紙帶打點的起點，選取連續的幾個點為計數點A、B、C、D．各計數點與O點距離如上圖所示，單位為mm，g=9.8m/s²，從開始下落算起，打點計時器記錄B點時，重錘動能的增量△E_kB=

0.48J

（取2位有效數字），重錘勢能減少△E_P=

0.49J

（取2位有效數字），通過多次計算，將發現數值△E_P略

大于

△E_k （選填“大于”、“等于”、“小于”），造成這個結果的主要原因是

重錘下落過程中克服阻力做功，機械能有損失

．

Answer 1

分析：根據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可以求出B點速度，從而進一步求出動能的增量，根據重力做功和重力勢能的關系可以求出重錘勢能減少的減少量；根據小球下落過程中的功能關系可以判斷△E_P和E_k的大小關系，進一步判斷機械能是否守恒．

解答：解：根據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，有：
vB=

xOC-xOA

2T

=

32.50mm-15.50mm

2×0.02s

=0.425m/s
所以動能的增量為：
△Ek=

1

2

m

v

2 B

-0=0.48J
重力做功等于重力勢能的減小量，因此有：
△E_P=mgh_OB=0.49J
由于小球下落過程中，受到摩擦阻力作用，因此重力勢能沒有全部轉為動能，一部分被克服阻力做功消耗掉了．
故答案為：0.48J，0.49J，大于，重錘下落過程中克服阻力做功，機械能有損失．

點評：熟練應用勻變速直線運動的規律、推論以及功能關系解決實驗問題，加強基本規律在實驗中的應用．