题目内容
20.某同学在做“验证机械能守恒定律”的实验时,用质量为0.50kg的物体自由下落,得到如图所示的纸带,相邻计数点间的时间间隔为0.02s.已知当地重力加速度g=10m/s2,从打点计时器打下起点O到打下点B的过程中:(1)物体重力势能的减少量为0.243J,物体动能的增加量为0.236J(取三位有效数字).
(2)由此我们可以得出结论:在误差允许的范围内,物体的机械能守恒.
分析 根据某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度求出计数点B的速度,从而得出动能的增加量,根据下落的高度求出重力势能的减小量,结合动能增加量和重力势能减小量的关系判断机械能是否守恒.
解答 解:(1)从O到B的过程中,重力势能的减小量$△{E}_{p}=mgh=0.50×10×4.86×1{0}^{-2}$J=0.243J,
B点的速度${v}_{B}=\frac{{x}_{AC}}{2T}=\frac{(7.02-3.13)×1{0}^{-2}}{0.04}$m/s=0.9725m/s,则动能的增加量$△{E}_{k}=\frac{1}{2}m{{v}_{B}}^{2}$=$\frac{1}{2}×0.5×0.972{5}^{2}$J≈0.236J.
(2)由此可以得出的结论:在误差允许的范围内,物体的机械能守恒.
故答案为:(1)0.243,0.236,(2)在误差允许的范围内,物体的机械能守恒.
点评 解决本题的关键掌握纸带的处理方法,会通过纸带求解瞬时速度,从而得出动能的增加量.
练习册系列答案
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