题目内容
某同学在做“验证机械能守恒定律”的实验中,得到一条点迹清晰的纸带,实验器材及打出的纸带如图10所示.已知打点计时器打点周期为0.02s,当地重力加速度g=9.80m/s2,测得所用的重物的质量为1.00kg.把纸带中第一个点记作O,另选4个点A、B、C、D为计数点,各计数点间均有一个点没有画出.经测量知道A、B、C、D各点到O的距离分别为13.40cm、19.50cm、28.95cm、38.15cm.重物由O点运动到C点,根据以上数据计算:
(1)重物的重力势能减少量;
(2)重物的动能增加量;
(3)由计算结果得到什么结论?并分析产生误差可能的原因是什么?(各项计算结果均取3位有效数字)
(1)重物的重力势能减少量;
(2)重物的动能增加量;
(3)由计算结果得到什么结论?并分析产生误差可能的原因是什么?(各项计算结果均取3位有效数字)
分析:应用重力做功与重力势能的关系求重物的重力势能的减少量,应用匀变速直线运动的规律,中间时刻的瞬时速度等于该过程中的平均速度求出C点的速度,再求C的动能,计算比较重物的重力势能减少量与动能的增加,分析误差产生原因.
解答:解:(1)由O点到C点的距离为0.2895m,重物的重力势能减少:
△EP=mghOC=2.84J
答:重物的重力势能减少量为:2.84J.
(2)在匀变速直线运动中中间时刻的瞬时速度等于该过程中的平均速度,因此有:
vC=
=2.331m/s
由O点到C点重物的动能增加:
△Ek=
m
=2.72J
答:重物的动能增加量为:2.72J.
(3)在误差范围内,重物减少的重力势能等于增加的动能.产生误差的原因有很多,如:①重物下落受到阻力作用,必须克服摩擦力、空气阻力等做功;
②长度测量不准.
△EP=mghOC=2.84J
答:重物的重力势能减少量为:2.84J.
(2)在匀变速直线运动中中间时刻的瞬时速度等于该过程中的平均速度,因此有:
vC=
sBD |
2T |
由O点到C点重物的动能增加:
△Ek=
1 |
2 |
v | 2 C |
答:重物的动能增加量为:2.72J.
(3)在误差范围内,重物减少的重力势能等于增加的动能.产生误差的原因有很多,如:①重物下落受到阻力作用,必须克服摩擦力、空气阻力等做功;
②长度测量不准.
点评:考查了验证机械能守恒定律的原理,动能、势能的增量计算,分析误差来源.
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