题目内容

11．频闪摄影是研究变速运动常用的实验手段，在暗室中照相机的快门处于常开状态，频闪仪每隔一定时间发出一次短暂的强烈闪光，照亮运动的物体，于是胶片上记录了物体在几个闪光时刻的位置．如图是质量为0.1kg的小球自由下落时的频闪照片（照片中的数字是小球距起点的距离，单位：cm），频闪仪每隔0.04s闪光一次．某同学根据这张频闪照片验证机械能守恒定律，已知当地的重力加速度大小为9.8m/s2，则：

（1）小球由开始下落到19.57cm过程中小球重力势能减少了0.192J．小球经过19.57cm处的速度为1.95m/s（两空均保留三位有效数字）．
（2）在误差允许的范围内，若△Ep与△EA近似相等，即可验证机械能守恒定律．由上述计算的△Ep＞△EA（选填“＞”、“＜”或“=”），造成这种结果的主要原因是下落过程中存在空气阻力作用．

分析 （1）小球由开始下落到19.57cm过程中小球重力势能减小，再根据EP=mgh求解重力势能减小量，根据某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度求小球经过19.57cm处的速度．
（2）根据动能表达式求出△EA，比较△Ep与△EA得出结论．

解答 解：（1）重力势能减小量△Ep=mgh=0.1×9.8×0.1957=0.192J．
小球经过19.57cm处的速度为v=$\frac{x}{t}=\frac{0.2814-0.1254}{0.08}=1.95m/s$
（2）EA=$\frac{1}{2}m{v}^{2}=\frac{1}{2}×0.1×1.9{5}^{2}=0.190$J
则△Ep ＞△EA，说明在下落过程中存在空气阻力作用．
故答案为：（1）0.192；1.95；（2）＞；下落过程中存在空气阻力作用

点评 解决本题的关键掌握匀变速直线运动的重要推论，某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度，知道重力势能的减小量比动能增加量的原因，难度适中．

练习册系列答案
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（2）当细线与杆AB刚好垂直时，杆绕轴转动的角速度多大？

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