Question

用自由落体法验证机械能守恒定律时，某同学按照正确的操作选出的纸带如图。其中O是起始点，A、B、C是打点计时器连续打下的3个点。该同学用毫米刻度尺测量O到A、B、C各点的距离，并记录在图中（单位：cm）（已知重锤的质量为0.1kg，打点时间间隔为0.02 s）。

（1）这三个数据中不符合有效数字读数要求的是____________（填“9.51”或“12.42”或“15.7”），应记作____________cm。

（2）该同学用重锤在OB段的运动来验证机械能守恒，已知当地的重力加速度，他用AC段的平均速度作为跟B点对应的物体的瞬时速度，则该段重锤重力势能的减少量为_________，而动能的增加量为________（均保留三位有效数字）。这样验证的系统误差总是使重力势能的减少量_________动能的增加量（填“大于”“小于”“等于”），原因是_____________。

Answer

15.7 15.70 0.122J 0.120J 大于 v是实际速度，因为有摩擦生热，减少的重力势能一部分转化为内能

【解析】

（1）[1][2]毫米刻度尺测量长度的精确度为1mm，要求估读即读到下一位0.1mm，这三个数据中不符合有效数字读数要求的是OC段：15.7，应记作15.70cm。

（2）[3]重锤在OB段重力势能减小量：

△EP=mgh=0.1×9.8×0.1242J=0.122J

[4]由匀变速直线运动的推论，中间时刻的瞬时速度等于该过程中的平均速度来求B的速度大小：

则重锤在OB段动能的增量为：

[5]由计算结果可知重力势能的减少量大于动能的增加量；

[6]由于物体下落过程中存在摩擦阻力，因此动能的增加量小于势能的减小量，重力势能没有完全转化为动能。