Question

某同學在驗證機械能守恒定律實驗中，通過實驗得到一條紙帶如圖所示，其中O點為打點計時器打下的第一個點，A、B、C為三個計數點，在計數點A和B、B和C之間還各有一個點，測得h₁=12.01cm，h₂=19.15cm，h₃=27.86cm．已知重錘質量為0.5Kg，打點計時器的工作電流頻率為50Hz，當地的重力加速度g=9.80m/s²，（1）由以上數據算出：當打點計時器打到B點時重錘的重力勢能比開始下落時減少了

0.94

J，此時重錘的動能比開始下落時增加了

0.98

J（計算結果保留二位有效數字）．從計算結果可知，該同學在做實驗時出現問題的可能原因是

先釋放紙帶讓重錘運動，再接通打點計時器電源

．

Answer 1

分析：驗證機械能守恒定律實驗中，通過紙帶上打點可確定重錘的位置，從而算出由靜止到某點的速度對應的動能與這兩點間的重力勢能的關系，來驗證機械能是否守恒．

解答：解：實驗得到一條紙帶如圖所示，其中O點為打點計時器打下的第一個點，當打點計時器打到B點時重錘的重力勢能比開始下落時減少 E_P=mgh=0.5×9.8×0.1915J=0.94J
此時重錘的動能比開始下落時增加：

1

2

mv

2 B

-0=

1

2

×0.5×(

0.2786-0.1201

4×0.02

)2=0.98J
然而動能的增加卻大于重力勢能的減少，原因是先釋放紙帶后接通打點計時器．說明起點有速度，但卻當作速度為零處理的．
故答案為：0.94J；0.98J；先釋放紙帶讓重錘運動，再接通打點計時器電源．

點評：勻變速度運動時瞬時速度等于這段時間的平均速度，同時動能的增加量卻大于重力勢能減少量，原因是先釋放紙帶讓重錘運動，再接通打點計時器電源．