题目内容
9.在用打点计时器验证机械能守恒定律的实验中,使质量为m=1kg的重物自由下落,打点计时器在纸带上打出一系列的点,选取一条符合实验要求的纸带如图所示.O为第一个点,A、B、C为从合适位置开始选取的三个连续点(其他点未画出).已知打点计时器每隔0.02s打一个点,当他的重力加速度为 9.8m/s2,那么:(1)纸带的左端(填“左”或“右”)与重物相连;
(2)根据图上所得的数据,应取图中O点到B点来验证机械能守恒定律;该点的速度是:1.94m/s.(结果取3位有效数字)
(3)从O点到(2)间中所取的点,重物重力势能的减少量△Ep=1.88J;动能增加量△Ek=1.88J.(结果取3位有效数字)
(4)实验结论是:在误差允许的范围内,重物下落过程中机械能守恒
分析 (1)重物下落时做匀加速运动,故纸带上的点应越来越远,根据这个关系判断那一端连接重物.
(2)验证机械能守恒时,我们验证的是减少的重力势能△Ep=mgh和增加的动能△Ek=$\frac{1}{2}$mv2之间的关系,所以我们要选择能够测h和v的数据.
(3)减少的重力势能△Ep=mgh,增加的动能△Ek=$\frac{1}{2}$mv2,v可由从纸带上计算出来.
(4)分析实验数据,然后得出结论.
解答 解:(1)重物下落时做匀加速运动,故纸带上的点应越来越远,故应该是左端连接重物.
(2)验证机械能守恒时,我们验证的是减少的重力势能△Ep=mgh和增加的动能△Ek=$\frac{1}{2}$mv2之间的关系,所以我们要选择能够测h和v的数据.故选B点.
打下B点时的速度:vB=$\frac{AC}{2T}$=$\frac{0.2329-0.1555}{2×0.02}$≈1.94m/s;
(3)到B点重物减少的重力势能:△EP=mgh=1×9.8×0.1925≈1.88J,
重物增加的动能△Ek=$\frac{1}{2}$mv2=$\frac{1}{2}$×1×1.942=1.88J;
(4)由以上分析可知,△EP=:△EK,由此可知,在误差允许的范围内,重物下落过程中机械能守恒;
故答案为:(1)左;(2)B;(3)1.88J;1.88J;(4)在误差允许的范围内,重物下落过程中机械能守恒.
点评 正确解答实验问题的前提是明确实验原理,从实验原理出发进行分析所测数据,如何测量计算,会起到事半功倍的效果.
练习册系列答案
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