Question

在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中，已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電源的頻率為50Hz．查得當(dāng)?shù)氐闹亓�加速度為g=9.80m/s²，某同學(xué)選擇了一條理想的紙帶，測(cè)得各計(jì)數(shù)點(diǎn)到O點(diǎn)對(duì)應(yīng)的長度如圖所示．圖中O點(diǎn)是打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的第一個(gè)點(diǎn)，A、B、C、D分別是每打兩個(gè)點(diǎn)取出的計(jì)數(shù)點(diǎn)，則重物由O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)（重物質(zhì)量為m）問；
（1）在該實(shí)驗(yàn)中不必要的器材是

C

（只需填字母代號(hào)）
A．重物    B．紙帶    C．天平    D．刻度尺
（2）重力勢(shì)能減小量為

1.911m

J，動(dòng)能的增加量是

1.889m

J
（3）根據(jù)計(jì)算的數(shù)據(jù)可得出什么結(jié)論

在誤差允許的范圍內(nèi)，系統(tǒng)的機(jī)械能守恒

，產(chǎn)生誤差的主要原因是

系統(tǒng)受到阻力

Answer 1

分析：（1）在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中，我們驗(yàn)證的是減少的重力勢(shì)能與增加的動(dòng)能之間的關(guān)系，根據(jù)這個(gè)實(shí)驗(yàn)原理判斷需要的實(shí)驗(yàn)器材．
（2）減少的重力勢(shì)能為mgh，增加的動(dòng)能為

1

2

mv2，代入計(jì)算求解．
（3）由于系統(tǒng)受到阻力的原因，所以減少的重力勢(shì)能有一部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，所以會(huì)出現(xiàn)減少的重力勢(shì)能不等于增加的動(dòng)能的情況．

解答：解：（1）在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中，我們驗(yàn)證的是減少的重力勢(shì)能與增加的動(dòng)能之間的關(guān)系，根據(jù)這個(gè)實(shí)驗(yàn)原理判斷需要的實(shí)驗(yàn)器材．
A：重物（做自由落體運(yùn)動(dòng)的），需要．B：紙帶（求解速度和下落位移的），需要．C：天平，我們要驗(yàn)證的是：mgh=

1

2

mv2，m約掉，故不需要天平．D：刻度尺（量位移的），需要．
本題選擇不需要的，故選：C
（2）減少的重力勢(shì)能：△E_p=mgh=19.50×10^-2×9.8=1.911m
B點(diǎn)的速度為：vB=

xAC

2T

A、B、C、D分別是每打兩個(gè)點(diǎn)取出的計(jì)數(shù)點(diǎn)，所以T=0.02×2=0.04s
所以：vB=

xAC

2T

=

(28.95-13.40)×10-2

0.08

=1.94375m/s
所以：增加的動(dòng)能為：△E_K=

1

2

mv2=1.889m
（3）由步驟（2）的數(shù)據(jù)得：減少的重力勢(shì)能近似等于增加的動(dòng)能，故結(jié)論為：在誤差允許的范圍內(nèi)，系統(tǒng)的機(jī)械能守恒
由于系統(tǒng)受到阻力的原因，所以減少的重力勢(shì)能有一部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，所以會(huì)出現(xiàn)減少的重力勢(shì)能不等于增加的動(dòng)能的情況．
故答案為：（1）C，（2）1.911m；1.889m，（3）在誤差允許的范圍內(nèi)，系統(tǒng)的機(jī)械能守恒；系統(tǒng)受到阻力

點(diǎn)評(píng)：正確解答實(shí)驗(yàn)問題的前提是明確實(shí)驗(yàn)原理，從實(shí)驗(yàn)原理出發(fā)進(jìn)行分析所需實(shí)驗(yàn)器材、實(shí)驗(yàn)步驟、所測(cè)數(shù)據(jù)等，會(huì)起到事半功倍的效果．