题目内容
7.某次“验证机械能守恒定律”的实验中,用6V、50Hz的打点计时器打出的一条无漏点的纸带,如图所示,O点为重锤下落的起点,选取的计数点为A、B、C、D,各计数点到O点的长度已在图上标出,单位为毫米,重力加速度取9.8m/s2,若重锤质量为1kg,计算结果保留3位有效数字.(1)下列器材中选出实验所必须的,其编号为ABE
A.打点计时器(包括纸带) B.重锤 C.天平 D.秒表 E.毫米刻度尺
(2)从开始下落算起,打点计时器打B点时,重锤的动能EkB=0.690J;重锤的重力势能减小量为0.691J.
(3)根据纸带提供的数据分析,重锤从静止开始到打出B点的过程中,可得出的结论是在误差允许的范围内,垂锤的机械能守恒.
分析 (1)首先明确实验原理,确定实验需要测量的物理量,则可进一步知道实验所需要的器材.
(2)利用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来求B的速度大小,然后根据动能、势能定义进一步求得动能和势能的变化情况.
(3)根据功能关系得重力势能减小量约等于重力做功的数值,从而得出结论.
解答 解:(1)在该实验中,通过打点计时器来记录重锤运动时间,不需要秒表;由于验证机械能公式中可以把物体质量约掉,因此不需要天平,同时实验中需要刻度尺,故ABE正确.
(2)由题可得:
vB=$\frac{{x}_{AC}}{t}$=$\frac{0.1254-0.0314}{4×0.02}$=1.175m/s
EKB=$\frac{1}{2}$mvB2=$\frac{1}{2}$×1×1.1752J=0.690J
物体重力势能减小量:mghD=1×9.8×0.0705J=0.691J;
(3)由于重力势能减小量等于动能的增加量,在误差允许的范围内,在误差允许的范围内,垂锤的机械能守恒.
故答案为:(1)ABE(2)0.690,0.691.(3)在误差允许的范围内机械能守恒
点评 本题考查验证机械能守恒定律的实验,能够清楚该实验的工作原理和实验步骤.知道相邻两个计数点之间的时间间隔,纸带问题的处理时力学实验中常见的问题,计算要注意单位的换算,同时明确题目中给出的重力加速度数值为9.8而不是10,代数时要注意.
练习册系列答案
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