Question

在“验证机械能守恒定律”的实验中，打点计时器所用电源频率为50Hz，当地重力加速度的值为9.80 m/s²，测得所用重物的质量为1.00 kg。甲、乙、丙三学生分別用同一装置打出三条纸带，量出各纸带上第1、2两点间的距离分别为0.18 cm、0.19cm和0.25cm。可见其中肯定有—位同学在操作上有错误，错误操作的是________（填“甲同学”、“乙同学”或“丙同学”)。

若按实验要求正确地选出纸带进行测量，量得连续三点A、B、C到第一个点的距离如图所示（相邻计数点时间间隔为0. 02s)，那么：

(1)纸带的 _________端与重物相连（填“左”或“右”）；

(2)打点计时器打下计数点B时，物体的速度= _____；

(3)从起点O到打下计数点B的过程重力势能减少量是= __，此过程中物体动能的增加量=_________ (取g=9.8m/s²)；

(4)通过计算，数值上 ____ (填“＞”“=”或 “＜”）这是因为_________ ；

(5)实验的结论是 _______________________。

Answer

丙同学 左 > 实验中有阻力 在实验误差允许范围内，机械能守恒

【解析】（1）根据自由落体运动的规律，可知前两个点之间的距离约为

，
丙同学的前两个点之间的距离是，所以操作的过程存在错误。

重物在开始下落时速度较慢，在纸带上打的点较密，越往后，物体下落得越快，纸带上的点越稀．所以，纸带上靠近重物的一端的点较密，因此纸带的左端与重物相连。
（2）B点的瞬时速度等于AC段的平均速度，则有： 。

（3）从起点O到打下计数点B的过程中重力势能减少量是：

，
动能的增加量为： 。

（4）通过计算，数值上，这是因为实验中有阻力的存在，造成能量损失。

（5）实验的结论是：在实验误差允许范围内，机械能守恒。

点睛：解决本题的关键掌握验证机械能守恒定律的实验原理，掌握纸带的处理方法，会通过纸带求解加速度和瞬时速度。