Question

3．在用落體法驗證機械能守恒定律時，某同學(xué)按照正確的操作選得紙帶如圖．其中O是起始點，A、B、C是打點計時器連續(xù)打下的3個點．該同學(xué)用毫米刻度尺測量O到A、B、C各點的距離，并記錄在圖中（單位cm）．
（1）這三個數(shù)據(jù)中不符合讀數(shù)要求的是15.7，應(yīng)記作15.70cm．
（2）該同學(xué)用重錘在OB段的運動來驗證機械能守恒，已知當(dāng)?shù)氐闹亓�加速度g=9.80m/s²，他用AC段的平均速度作為跟B點對應(yīng)的物體的即時速度，則該段重錘重力勢能的減少量為1.23m，而動能的增加量為1.20m，（均保留3位有效數(shù)字，重錘質(zhì)量用m表示）．
（3）這樣驗證的系統(tǒng)誤差總是使重力勢能的減少量大于動能的增加量，原因是因為有摩擦生熱，減少的重力勢能一部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能．．

Answer 1

分析 解決實驗問題首先要掌握該實驗原理，了解實驗的儀器、操作步驟和數(shù)據(jù)處理以及注意事項．
毫米刻度尺測量長度，要求估讀即讀到最小刻度的下一位．
紙帶法實驗中，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，可計算出打出某點時紙帶運動的瞬時速度和加速度，從而求出動能．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．

解答 解：（1）刻度尺的讀數(shù)需讀到最小刻度的后一位，三個數(shù)據(jù)中不符合有效數(shù)字讀數(shù)要求的是：15.7．
（2）對于OB段，重錘重力勢能的減小量△E_p=mgh_OB=9.8×0.1254m J=1.23m J．
利用勻變速直線運動的推論得
B點的瞬時速度v_B=$\frac{（0.1570-0.0951）m}{2×0.02S}$=1.55m/s，
則動能的增加量E_kB=$\frac{1}{2}$mv_B²=1.20m J
（3）重力勢能的減小量大于動能的增加量，原因是因為有摩擦生熱，減少的重力勢能一部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能．
故答案為：（1）15.7，15.70、
（2）1.23m，1.20m；（3）大于，因為有摩擦生熱，減少的重力勢能一部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能．

點評 紙帶問題的處理時力學(xué)實驗中常見的問題．我們可以紙帶法實驗中，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，可計算出打出某點時紙帶運動的瞬時速度和加速度，這是紙帶法實驗中考查的重點．