在利用自由落体运动验证机械能守恒定律时,一名学生按照正确的操作,得到了如图所示的纸带。 其中,O点为起点地磁场方向,A、B、C为打点计时器连续记录的三个点。 学生用毫米尺测量O点到A、B、C点的距离,并记录在图中(单位cm)已知打点计时器的电源频率为50Hz,则点计时器的质量重量为m,当地重力加速度g=9.80m/s2。
(1) 学生利用OB节中重物的运动来验证机械能守恒定律。 他首先计算出该段重物的重力势能减少量为1.22mJ,然后从计时器标记的第一个O点开始计数。 图中的B点就是打点计时器标记的第九个点。 他用vB=gt计算了B点对应重物的瞬时速度,得出动能的增加为1.23mJ(保留三位有效数字)。 这样地磁场方向,他发现重力势能的减少量小于(填写“大于”或“小于”)动能的增加量。 造成这个误差的原因是实际测量的高度小于自由落体对应的高度。
(2)如果在学生选择的纸带中,击中O点时物体释放,定时器击中A点时物体的速度为v,学生在实验报告中说:测得的v =2.36m/s ,h=27.73cm,据此可得:
$frac{1}{2}$v2=2.785m2/s2,gh=2.718m2/s2.
在误差范围内,两者相等,即证明了机械能守恒定律。
老师批语:“数据不是实验结果!” 原因是,由于阻力的存在,重物在下落过程中势能的减少不能小于其动能的增加。