Question

在“验证机械能守恒定律”的实验中，已知打点计时器所用电源的频率为50Hz．查得当地的重加速度g=9.80m/s2，某同学

Answer 1

解题思路：该实验为验证性实验，是在知道原理的情况下进行验证，因此求出物体下落时重力势能的减小量和动能的增加量是否相等即可验证，但是由于存在误差，物体下落时克服阻力做功，因此重力势能的减小量略大于动能的增加量．

（1）每两个计数点之间的时间间隔为：T=0.04s，根据利用逐差△x=aT²有：

s₄-s₂=2a₁T²

s₃-s₁=2a₂T²

a=

0.498−0.2805−0.2805+0.125

4×(0.04)2m/s²=9.69m/s²

（2）重力势能的减小量为：△E_P=mgh_OB=m×9.8×0.195=1.91mJ

（3）根据在匀变速直线运动中时间中点的瞬时速度大小等于该过程中的平均速度，

B点时的速度为：v_B=[0.2805−0.125/2×0.04]=1.94m/s

重锤下落到B点时动能为：：E_kB=[1/2]m

v2B=1.88mJ

（4）根据计算结果可以得出该实验的实验结论：在误差允许的范围内，重锤减小的重力势能等于其动能的增加，验证了机械能守恒定律．

重锤减小的重力势能略大于其增加的动能，其原因是重锤在下落时要受到阻力作用（对纸带的摩擦力、空气阻力），必须克服阻力做功，减小的重力势能等于增加的动能加上克服阻力所做的功．

故答案为：（1）9.69m/s²；（2）1.91 mJ；（3）1.88mJ；（4）在实验误差允许的范围内，重锤重力势能的减少等于其动能的增加，机械能守恒；重锤下落过程中受到阻力的作用（空气阻力、纸带与限位孔间的摩擦阻力及打点时的阻力）．

点评：

本题考点： 验证机械能守恒定律．

考点点评： 本题全面的考查了验证机械能守恒定律中的数据处理问题，要熟练掌握匀变速直线运动的规律以及功能关系，增强数据处理能力．