Question

11．在驗證機械能守恒定律的實驗中，質(zhì)量m=100g的重錘自由下落，在紙帶上打出了一系列的點，如圖1所示．相鄰記數(shù)點時間間隔為0.02s，長度單位是cm，g取9.8m/s²．

（1）某同學(xué)開始實驗時情形如圖2所示，接通電源釋放紙帶．請指出該同學(xué)在實驗中存在的兩處明顯錯誤或不當(dāng)?shù)牡胤剑?br />①打點計時器接了直流電源；
②重物離打點計時器太遠(yuǎn)了．
（2）從起始點O到打下記數(shù)點B的過程中，物體重力勢能的減小量△E_P=0.051J，動能的增加量△E_K=0.050J（均保留兩位有效數(shù)字）．
（3）即使在操作規(guī)范，數(shù)據(jù)測量及數(shù)據(jù)處理很準(zhǔn)確的前提下，該實驗測得的△E_P也一定略大于△E_K，這是實驗存在系統(tǒng)誤差的必然結(jié)果，試分析該系統(tǒng)誤差產(chǎn)生的原因：紙帶摩擦阻力；空氣阻力．

Answer 1

分析 （1）了解實驗的儀器、操作步驟和數(shù)據(jù)處理以及注意事項即可正確解答；
（2）用勻變速直線運動的推論v_B=$\frac{{x}_{AC}}{2T}$ 求解B點速度．動能的增加量△E_K=$\frac{1}{2}m{v}_{B}^{2}$，
確定O到B的高度，根據(jù)定義分別求出物體重力勢能的減小量△E_P=mgh；
（3）根據(jù)實驗過程中，存在摩擦阻力，從而使得減小的重力勢能略大于增加的動能．

解答 解：（1）由圖可知，丙圖中打點計時器接直流電源，打點計時器應(yīng)接交流電源，重物釋放時離打點計時器太遠(yuǎn)，不利于數(shù)據(jù)的采集和測量．
故答案為：打點計時器接了直流電源，重物離打點計時器太遠(yuǎn)了．
（2）根據(jù)平均速度等于中時刻的瞬時速度，則有：v_B=$\frac{{x}_{AC}}{2T}$=$\frac{0.072-0.032}{2×0.02}$m/s=1m/s
  物體重力勢能的減小量△E_P=mg•h_OB=0.1×9.8×5.2×10^-2J=0.051J
   物體動能的增加量△E_K=$\frac{1}{2}m{v}_{B}^{2}$=$\frac{1}{2}×0.1×{1}^{2}$=0.050J
 （3）△E_P 略大于△E_K，由于重錘和紙帶都受到摩擦與空氣阻力的作用，機械能有損失．
故答案為：
（1）①打點計時器接了直流電源；②重物離打點計時器太遠(yuǎn)了；
（2）0.051，0.050；
（3）紙帶摩擦阻力；空氣阻力．

點評 本題是常規(guī)題，運用勻變速直線運動的兩個推論處理紙帶問題，是高考熱點，要熟練掌握，同時注意有效數(shù)字．