在利用自由落體運動驗證機械能守恒定律時,一名學生按照正確的操作,得到了如圖所示的紙帶。 其中,O點為起點地磁場方向,A、B、C為打點計時器連續記錄的三個點。 學生用毫米尺測量O點到A、B、C點的距離,并記錄在圖中(單位cm)已知打點計時器的電源頻率為50Hz,則點計時器的質量重量為m,當地重力加速度g=9.80m/s2。
(1) 學生利用OB節中重物的運動來驗證機械能守恒定律。 他首先計算出該段重物的重力勢能減少量為1.22mJ,然后從計時器標記的第一個O點開始計數。 圖中的B點就是打點計時器標記的第九個點。 他用vB=gt計算了B點對應重物的瞬時速度,得出動能的增加為1.23mJ(保留三位有效數字)。 這樣地磁場方向,他發現重力勢能的減少量小于(填寫“大于”或“小于”)動能的增加量。 造成這個誤差的原因是實際測量的高度小于自由落體對應的高度。
(2)如果在學生選擇的紙帶中,擊中O點時物體釋放,定時器擊中A點時物體的速度為v,學生在實驗報告中說:測得的v =2.36m/s ,h=27.73cm,據此可得:
$frac{1}{2}$v2=2.785m2/s2,gh=2.718m2/s2.
在誤差范圍內,兩者相等,即證明了機械能守恒定律。
老師批語:“數據不是實驗結果!” 原因是,由于阻力的存在,重物在下落過程中勢能的減少不能小于其動能的增加。