题目内容

用如图1实验装置验证m1、m2组成的系统机械能守恒.m2从高处由静止开始下落,m1上拖着的纸带打出一系列的点,对纸带上的点迹进行测量,即可验证机械能守恒定律.如图3给出的是实验中获取的一条纸带:0是打下的第一个点,每相邻两计数点间还有4个点(图中未标出),计数点间的距离如图3所示.已知交流电频率f=50Hz,m1=50g、m2=150g,则(g取10m/s2,结果保留两位有效数字)

(1)在打点0~5过程中系统动能的增量△EK=
0.58
0.58
J,系统势能的减少量△EP=
0.60
0.60
J,
(2)若某同学作出
12
v2-h
图象如图2,则当地的实际重力加速度g=
9.7
9.7
m/s2
分析:解决实验问题首先要掌握该实验原理,了解实验的仪器、操作步骤和数据处理以及注意事项.
纸带法实验中,若纸带匀变速直线运动,测得纸带上的点间距,利用匀变速直线运动的推论,可计算出打出某点时纸带运动的瞬时速度和加速度,从而求出动能.根据功能关系得重力势能减小量等于重力做功的数值.
对于物理量线性关系图象的应用我们要从两方面:1、从物理角度找出两变量之间的关系式2、从数学角度找出图象的截距和斜率,两方面结合解决问题.
解答:解:(1)利用匀变速直线运动的推论
v5=
x46
t46
=
0.2160+0.2640
0.2
m/s=2.4m/s

系统动能的增量△EK=Ek5-0=
1
2
(m1+m2)v52
=0.58J.
系统重力势能减小量△Ep=(m2-m1)gh=0.1×10×0.6000m J=0.60J.
(2)根据系统机械能守恒定律得,(m2-m1)gh=
1
2
(m1+m2)v2
,解得
v2
2
=
m2-m1
m1+m2
gh
知图线的斜率k=
m2-m1
m1+m2
g
=
5.8
12
.解得g=9.7m/s2
故答案为:(1)0.58,0.60;(2 )9.7.
点评:解决本题的关键掌握该实验的原理,能够根据系统机械能守恒定律得出图线斜率的意义,从而求出重力加速度的大小.
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