Question

16．在如圖所示裝置驗證機械能守恒定律的實驗中，已知打點計時器所用電源的頻率為50Hz，當地的重力加速度為9.80m/s²，所用重物的質量為1.00kg，實驗中得到一條點跡清晰的紙帶．若把紙帶上第一個點記做O，另選連續(xù)的三個點A、B、C作為測量點，經測量A、B、C點到O點的距離分別為s₁=70.2cm、s₂=77.8cm、s₃=85.3cm．根據以上數據計算可得：重物由O點運動到B點，重力勢能的減少量為7.62J，動能的增加量為7.13J．在實驗中發(fā)現，重物減小的重力只能總大于重物增加的動能，其主要原因是紙帶與打點計時器間有摩擦阻力，或存在空氣阻力．

Answer 1

分析 紙帶實驗中，若紙帶勻變速直線運動，測得紙帶上的點間距，利用勻變速直線運動的推論，可計算出打出某點時紙帶運動的瞬時速度．從而求出動能．根據功能關系得重力勢能減小量等于重力做功的數值．
重物帶動紙帶下落過程中，除了重力還受到較大的阻力，從能量轉化的角度，由于阻力做功，重力勢能減小除了轉化給了動能還有一部分轉化給摩擦產生的內能．

解答 解：重力勢能減小量△E_p=mgh=1.0×9.8×0.778J=7.62J．
利用勻變速直線運動的推論得：
v_B=$\frac{{x}_{AC}}{{t}_{AC}}$=$\frac{0.853-0.702}{0.04}$m/s=3.775m/s
△E_k=E_kB=$\frac{1}{2}$mv_B²=$\frac{1}{2}×1×3.77{5}^{2}$J=7.13J
重物減小的重力勢能總大于重物增加的動能，其主要原因是紙帶與打點計時器間有摩擦阻力，或存在空氣阻力．
故答案為：7.62，7.13，紙帶與打點計時器間有摩擦阻力，或存在空氣阻力．

點評 紙帶問題的處理時力學實驗中常見的問題，計算過程中要注意單位的換算和有效數字的保留．
要知道重物帶動紙帶下落過程中能量轉化的過程和能量守恒．