Question

7．在利用自由落體“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中（圖1），打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電源頻率為50Hz，當(dāng)?shù)刂亓�加速度的值�?.8m/s²，測得所用重物的質(zhì)量為1.00kg．若按實(shí)驗(yàn)要求正確地選出紙帶進(jìn)行測量，圖中各個(gè)相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有一個(gè)點(diǎn)沒有畫出來，測量得A、B、C三個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)到第一個(gè)點(diǎn)O的距離如圖2所示，單位均是cm，那么（計(jì)算結(jié)果均保留三位有效數(shù)字）：

①紙帶的左端與重物相連（填左或右）；
②打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下計(jì)數(shù)點(diǎn)B時(shí)，物體的速度v_B=1.50m/s
③從起點(diǎn)D到打下計(jì)數(shù)點(diǎn)B的過程中重力勢能減少量是△E_p=1.18J，此過程中物體動(dòng)能的增加量是△E_k=1.13J；
④通過計(jì)算，數(shù)值上△E_p＞△E_k（填“＞”“=”或“＜”）
⑤實(shí)驗(yàn)的結(jié)論是在誤差允許范圍內(nèi)，物體的機(jī)械能守恒．

Answer 1

分析 紙帶法實(shí)驗(yàn)中，若紙帶勻變速直線運(yùn)動(dòng)，測得紙帶上的點(diǎn)間距，利用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論，可計(jì)算出打出某點(diǎn)時(shí)紙帶運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度和加速度，從而求出動(dòng)能．根據(jù)功能關(guān)系得重力勢能減小量等于重力做功的數(shù)值，由于物體下落過程中存在摩擦阻力，因此動(dòng)能的增加量小于勢能的減小量．

解答 解：①從紙帶上可以看出0點(diǎn)為打出來的第一個(gè)點(diǎn)，速度為0，重物自由下落，初速度為0，所以應(yīng)該先打出0點(diǎn)，
而與重物相連的紙帶在下端，應(yīng)該先打點(diǎn)．所以紙帶的P端應(yīng)與重物相連．
②利用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論
v_B=$\frac{{x}_{AC}}{2T}$=$\frac{19.01-7.01}{4×0.02}×1{0}^{-2}$=1.5m/s
③重力勢能減小量△E_p=mgh=1×9.8×0.1205J=1.18 J．
E_kB=$\frac{1}{2}$mv_B²=$\frac{1}{2}×1×1．{5}^{2}$=1.13 J．
④由于物體下落過程中存在摩擦阻力，這樣驗(yàn)證的系統(tǒng)誤差總是使重物的重力勢能的減少量略大于動(dòng)能的增加量；
⑤在誤差允許范圍內(nèi)，物體的機(jī)械能守恒；
故答案為：①左；②1.50m/s；③1.18J，1.13J；④＞；⑤在誤差允許范圍內(nèi)，機(jī)械能守恒．

點(diǎn)評(píng) 要知道重物帶動(dòng)紙帶下落過程中能量轉(zhuǎn)化的過程和能量守恒，重物帶動(dòng)紙帶下落過程中，除了重力還受到阻力，從能量轉(zhuǎn)化的角度，由于阻力做功，重力勢能減小除了轉(zhuǎn)化給了動(dòng)能還有一部分轉(zhuǎn)化給摩擦產(chǎn)生的內(nèi)能．