Question

在“驗證機械能守恒定律”的實驗中：
①某同學(xué)用圖甲所示裝置進行實驗，得到如圖乙所示的紙帶，A、B、C、D、E為連續(xù)的五個點，交流電的頻率為50Hz，測出點A、C間的距離為14.77cm，點C、E間的距離為16.33cm，已知當(dāng)?shù)刂亓�加速度�?.8m/s²，重錘的質(zhì)量為m=1.0kg，則重錘在下落過程中受到的平均阻力大小F₁₌

0.05

．
②某同學(xué)上交的實驗報告顯示重錘增加的動能略大于重錘減少的重力勢能，則出現(xiàn)這一問題的原因可能是

B

A．重錘的質(zhì)量測量錯誤
B．交流電源的頻率不等于50Hz
C．重錘下落時受到的阻力過大．

Answer 1

分析：（1）對于勻變速直線運動，在任意連續(xù)相等的時間間隔內(nèi)通過的位移之差為一個恒量，即△x=aT²，運用這個推論得到加速度，然后再根據(jù)牛頓第二定律求解平均阻力．
（2）由于存在阻力作用，所以重力勢能的減小量應(yīng)該略大于動能的增加量，現(xiàn)在實驗報告顯示重錘增加的動能略大于重錘減少的重力勢能，原因可能自編了實驗數(shù)據(jù)，或者交流電的頻率不等于50Hz等．

解答：解：（1）根據(jù)褪推論式△x=aT²得到加速度為：a=

△x

T2

=

0.1663-0.1477

(2×0.02)2

m/s2=9.75m/s2
根據(jù)牛頓第二定律得：mg-f=ma．
則f=mg-ma=1×（9.8-9.75）N=0.05N．
（2）由mgh=

1

2

mv2可知，重錘的質(zhì)量與實驗的數(shù)據(jù)無關(guān)，所以重錘的質(zhì)量測量錯誤 不會影響實驗的數(shù)據(jù)，所以A錯誤；
交流電源的頻率不等于50Hz．此時點之間的時間間隔不是0.02s，所以此時的測量的速度可能會大于真實的數(shù)值，導(dǎo)致重錘增加的動能略大于重錘減少的重力勢能，所以B正確；
重錘下落時受到的阻力過大，會使物體的速度減小，不會使物體的動能變大，所以C錯誤；
故選：B．
故答案為：①0.05N；②B．

點評：①紙帶問題的處理時力學(xué)實驗中常見的問題．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v

t

2

=

.

v

和△x=aT2，可計算出打出某點時紙帶運動的瞬時速度和加速度．
②本題涉及驗證機械能守恒定律實驗的誤差分析問題，要明確誤差來源，同時要會判斷誤差的大小，屬于較高的要求．