Question

14．如圖1是某同學(xué)驗(yàn)證《機(jī)械能守恒定律》的實(shí)驗(yàn)及打出的一條紙帶的一部分：

（1）打出的紙帶如圖2所示，實(shí)驗(yàn)時(shí)紙帶的左端應(yīng)和重物相連接．（選填“左”或“右”）
（2）在實(shí)驗(yàn)中，該同學(xué)發(fā)現(xiàn)重錘減少的勢(shì)能總是大于重錘增加的動(dòng)能，造成這種現(xiàn)象的原因是
A．選用的重錘質(zhì)量過(guò)大
B．選用的重錘質(zhì)量過(guò)小
C．空氣對(duì)重錘的阻力和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器對(duì)紙帶的阻力
D．實(shí)驗(yàn)時(shí)操作不夠細(xì)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)測(cè)量不準(zhǔn)確
（3）已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的周期為0.02s，當(dāng)?shù)氐闹亓�加速度為g=9.8m/s²，圖中數(shù)字為各點(diǎn)距起點(diǎn)O的距離，設(shè)重錘為m=0.1kg，當(dāng)打點(diǎn)到B時(shí)，重錘的重力勢(shì)能減少了0.191 J，動(dòng)能增加了0.190 J（保留三位有效數(shù)字），據(jù)此可以得出的結(jié)論是：在誤差允許的范圍內(nèi)機(jī)械能是守恒的．

Answer 1

分析 根據(jù)相等時(shí)間內(nèi)位移逐漸增大確定哪一端與重物相連；重力勢(shì)能的減小量等于重力做功大小，根據(jù)某段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于時(shí)間中點(diǎn)的瞬時(shí)速度，可以求出C點(diǎn)速度大小，從而進(jìn)一步求出其動(dòng)能的增加量．在實(shí)驗(yàn)中由于空氣阻力和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器與紙帶間阻力的影響，測(cè)得的重力勢(shì)能減小量總是略大于動(dòng)能的增加量．

解答 解：（1）重錘拉著紙帶做加速運(yùn)動(dòng)，相等時(shí)間內(nèi)的位移越來(lái)越大，知實(shí)驗(yàn)時(shí)紙帶的左端與重物相連接．
（2）在實(shí)驗(yàn)中，該同學(xué)發(fā)現(xiàn)重錘減少的勢(shì)能總是大于重錘增加的動(dòng)能，原因是空氣對(duì)重錘的阻力和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器對(duì)紙帶的阻力做功消耗了一部分能量．故選：C．
（3）當(dāng)打點(diǎn)到B時(shí)，重錘的重力勢(shì)能減少了△E_P=mgh=0.1×9.8×0.1954=0.191J，
動(dòng)能增加了△E_k=$\frac{1}{2}m{v}_{B}^{2}$-0=$\frac{1}{2}×0.1×（\frac{0.2365-0.1586}{0.04}）^{2}$=0.190J，
據(jù)此可以得出的結(jié)論是在誤差允許的范圍內(nèi)機(jī)械能守恒．
故答案為：（1）左；（2）C；（3）0.191，0.190，在誤差允許的范圍內(nèi)機(jī)械能是守恒的．

點(diǎn)評(píng) 要知道重物帶動(dòng)紙帶下落過(guò)程中能量轉(zhuǎn)化的過(guò)程和能量守恒．重物帶動(dòng)紙帶下落過(guò)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(shì)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．