Question

14．（1）小張做驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律實(shí)驗(yàn)，在接通電源、釋放紙帶之前的情形如圖1所示，已知鐵架臺置于水平桌面上，打點(diǎn)計時器豎直，請指出圖中不合理的地方（至少2處） 
不合理①：重錘未緊靠打點(diǎn)計時器
不合理②：重錘與地面的距離太小
（2）小張?jiān)诟恼�之后，得到一條點(diǎn)跡清晰的紙帶，但由于粗心大意弄斷了紙帶，只留下如圖2所示的一部分，她認(rèn)為仍舊可以利用重力勢能的變化量和動能變化量是否相等的思路來驗(yàn)證．具體如下：天平稱量得到重錘質(zhì)量m=0.3kg，重力加速度g=9.8m/s²，打點(diǎn)計時器工作頻率為50Hz，取紙帶上打A點(diǎn)時重錘所在的位置為零高度，分別計算得出B、C、D、E、F各點(diǎn)到A點(diǎn)的距離作為高度h填入下述表格中，并進(jìn)行相關(guān)的處理得出表格中的其他數(shù)據(jù)，小張發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理的結(jié)果顯示機(jī)械能明顯不守恒，試提出幫小張解決這個問題的建議：B、C、D、E各點(diǎn)的勢能值均為負(fù)值，應(yīng)該有E=E_k-E_p

	A	B	C	D	E	F
X/mm	10.0	23.0	39.9	60.7	85.4	114.0
h/mm	0	13.0	29.9	50.7
Ep/J		0.038	0.088	0.149
v/ms-1		0.748	0.943	1.134
Ek/J		0.084	0.133	0.194
E/J		0.122	0.221	0.343

（3）在找到原因并改正后，求出表格中E點(diǎn)速度v=1.333m/s，機(jī)械能E=0.045J（保留3位小數(shù)）

Answer 1

分析 根據(jù)實(shí)驗(yàn)的原理和注意事項(xiàng)找出實(shí)驗(yàn)中不合理的地方．
根據(jù)某段時間內(nèi)的平均速度等于中間時刻的瞬時速度求出E點(diǎn)的速度，結(jié)合E點(diǎn)的重力勢能和動能求出機(jī)械能．

解答 解：（1）實(shí)驗(yàn)中不合理的地方：重錘未緊靠打點(diǎn)計時器；重錘與地面的距離太��；釋放時手應(yīng)該抓住紙帶的上端并使紙帶豎直．
（2）A點(diǎn)的高度為零，則B、C、D的高度應(yīng)該為負(fù)值，重力勢能應(yīng)該為負(fù)值，按照表格中的數(shù)據(jù)，則機(jī)械能E=E_k-E_p．
（3）E點(diǎn)的速度等于DF段的平均速度，則有：${v}_{E}=\frac{{x}_{DF}}{2T}=\frac{0.114-0.0607}{0.04}≈1.333m/s$，E點(diǎn)的機(jī)械能為：$E=-mgh+\frac{1}{2}m{{v}_{E}}^{2}$=$-0.3×9.8×（0.0854-0.010）+\frac{1}{2}×0.3×1.33{3}^{2}$≈0.045J．
故答案為：（1）重錘未緊靠打點(diǎn)計時器；重錘與地面的距離太�。会尫艜r手應(yīng)該抓住紙帶的上端并使紙帶豎直．
（2）B、C、D、E各點(diǎn)的勢能值均為負(fù)值，應(yīng)該有E=E_k-E_p．
（3）1.333，0.045．

點(diǎn)評 解決本題的關(guān)鍵知道實(shí)驗(yàn)的原理以及注意事項(xiàng)，掌握紙帶的處理方法，會通過紙帶求解瞬時速度，從而得出動能的大小．