题目内容

某校两个课外活动小组分别用以下两种方法来验证机械能守恒定律.请阅读下列两段材料,完成后面问题.
第1小组:利用竖直上抛小球的频闪照片验证机械能守恒定律.图1所示所标数据为实际距离,t0时刻刚好对应抛出点,该小组同学通过计算得到不同时刻的速度和速度的平方值如下表,当他们要计算重力势能的改变量时,发现不知道当地重力加速度,请你根据实验数据,按照下列要求计算出重力加速度.
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时刻 t1 t2 t3 t4 t5
速度 v(m/s) 4.52 4.04 3.56 3.08 2.60
V2(m2/s2) 20.43 16.32 12.67 9.49 6.76
(1)在图2所给的坐标纸上作出v2-h图象:
(2)分析说明,图象斜率的绝对值表示的物理意义是:
 

(3)由图象求得的重力加速度是
 
m/s2(结果保留三位有效数字).
第2小组:DIS实验是利用现代信息技术进行的实验.“用DIS研究机械能守恒定律”的实验装置如图甲所示,小组同学在实验中利用小铁球从很光洁的曲面上滚下,选择DIS以图象方式显示实验的结果,所显示的图象如图乙所示.图象的横轴表示小球距d点(最低点)的高度h,纵轴表示小铁球的重力势能EP、动能Ek或机械能E.试回答下列问题:(1)图乙的图象中,表示小球的重力势能EP、动能Ek、机械能E随小球距d点的高度h变化关系的图线分别是
 
(按顺序填写相应图线所对应的文字);
(2)根据图乙所示的实验图象,可以得出的结论是:
 
分析:(1)运用描点法作出图象;竖直上抛运动只有重力做功,根据动能定理写出关系式即可分析斜率的含义,进而求出g;
(2)根据小球向上滑动过程中,重力做负功,高度h增大,由EP=mgh增大,动能减小,而重力势能和动能的总量即机械能不变来选择图线.小球摆动过程受到支持力和重力,支持力不做功,只有重力做功,在这个条件下得出结论:只有重力做功的情况下小球机械能守恒.
解答:精英家教网解:(1)根据描点法作出图象,如图所示:
竖直上抛运动只有重力做功,根据动能定理得:
1
2
mv2-
1
2
mv02=-mgh

则有:v2=-2gh+v02
所以图象斜率的绝对值表示的物理意义是2g;
由图象得:k=
△v2
h
=
0-25
1.30-0
=-19.23

所以g=
k
2
=9.61m/s2
(2)根据EP=mgh和动能定理可知,当高度增大时,重力做负功,EP=mgh增大,动能减小,而机械能不变,则乙表示重力势能EP丙表示动能,甲表示机械能.
   小球运动过程受到支持力和重力,拉支持力不做功,只有重力做功,小球的机械能守恒.故得出的结论是:在误差允许的范围内,在只有重力做功的情况下,小球的机械能守恒.
故本题答案:(1)如图所示;2g;9.61m/s2;(2)乙、丙、甲;在误差允许的范围内,在只有重力做功的情况下,小球的机械能守恒.
点评:本题考查理解物理图象的能力.守恒定律关键要明确条件.验证性实验最后得出结论时,要强调在实验误差允许的范围内.
练习册系列答案
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(1)第1小组:利用竖直上抛小球的频闪照片验证机械能守恒定律.如图所示,图中数据为实际距离,t0时刻刚好对应抛出点,该小组同学通过计算得到不同时刻的速度和速度的平方值如下表,当他们要计算重力势能的改变量时,发现需要先计算当地重力加速度,请你根据实验数据,按照下列要求计算出重力加速度(忽略空气阻力的影响).
时刻 t1 t2 t3 t4 t5
速度v(m/s) 4.52 4.04 3.56 3.08 2.60
v2(m2/s2 20.43 16.32 12.67 9.49 6.76
①在所给的坐标纸上作出v2-h图象;
②分析说明,图象斜率的绝对值表示的物理意义是:
 

③由图象求得的重力加速度是
 
m/s2(结果保留三位有效数字).
(2)第2小组:DIS实验是利用现代信息技术进行的实验.“用DIS研究机械能守恒定律”的实验装置如图甲所示,小组同学在实验中利用小铁块从很光洁的曲面上滑下,选择DIS以图象方式显示实验的结果,所显示的图象如图乙所示.图象的横轴表示小铁块距d点(最低点)的高度h,纵轴表示小铁块的重力势能EP、动能Ek或机械能E.试回答下列问题:
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①图乙的图象中,表示小铁块的重力势能EP、动能Ek、机械能E随小球距d点的高度h变化关系的图线分别是
 
(按顺序填写相应图线所对应的文字);
②根据图乙所示的实验图象,可以得出的结论是:
 

某校两个课外活动小组分别用以下两种方法来验证机械能守恒定律。请阅读下列两段材料,完成后面问题。
第1小组:利用竖直上抛小球的频闪照片验证机械能守恒定律。图所示所标数据为实际距离,t0时刻刚好对应抛出点,该小组同学通过计算得到不同时刻的速度和速度的平方值如下表,当他们要计算重力势能的改变量时,发现不知道当地重力加速度,请你根据实验数据,按照下列要求计算出重力加速度。

时刻
t1
t2
t3
t4
t5
速度v(m/s)
4.52
4.04
3.56
3.08
2.60
v2(m2/s2)
20.43
16.32
12.67
9.49
6.76

(1)在所给的坐标纸上作出v2—h图象;

(2)分析说明,图象斜率的绝对值表示的物理意义是:_______________________;
(3)由图象求得的重力加速度是______m/s2(结果保留三位有效数字)。
第2小组:DIS实验是利用现代信息技术进行的实验。“用DIS研究机械能守恒定律”的实验装置如图甲所示,小组同学在实验中利用小铁球从很光洁的曲面上滚下,选择DIS以图象方式显示实验的结果,所显示的图象如图乙所示。图象的横轴表示小球距d点(最低点)的高度h,纵轴表示小铁球的重力势能EP、动能Ek或机械能E。试回答下列问题:

(1)图乙的图象中,表示小球的重力势能EP、动能Ek、机械能E随小球距d点的高度h变化关系的图线分别是___________(按顺序填写相应图线所对应的文字);
(2)根据图乙所示的实验图象,可以得出的结论是:_____________________________。

某校两个课外活动小组分别用以下两种方法来验证机械能守恒定律。请阅读下列两段材料,完成后面问题。

第1小组:利用竖直上抛小球的频闪照片验证机械能守恒定律。图所示所标数据为实际距离,t0时刻刚好对应抛出点,该小组同学通过计算得到不同时刻的速度和速度的平方值如下表,当他们要计算重力势能的改变量时,发现不知道当地重力加速度,请你根据实验数据,按照下列要求计算出重力加速度。

时刻

t1

t2

t3

t4

t5

速度v(m/s)

4.52

4.04

3.56

3.08

2.60

v2(m2/s2)

20.43

16.32

12.67

9.49

6.76

(1)在所给的坐标纸上作出v2—h图象;

(2)分析说明,图象斜率的绝对值表示的物理意义是:_______________________;

(3)由图象求得的重力加速度是______m/s2(结果保留三位有效数字)。

第2小组:DIS实验是利用现代信息技术进行的实验。“用DIS研究机械能守恒定律”的实验装置如图甲所示,小组同学在实验中利用小铁球从很光洁的曲面上滚下,选择DIS以图象方式显示实验的结果,所显示的图象如图乙所示。图象的横轴表示小球距d点(最低点)的高度h,纵轴表示小铁球的重力势能EP、动能Ek或机械能E。试回答下列问题:

(1)图乙的图象中,表示小球的重力势能EP、动能Ek、机械能E随小球距d点的高度h变化关系的图线分别是___________(按顺序填写相应图线所对应的文字);

(2)根据图乙所示的实验图象,可以得出的结论是:_____________________________。

 

某校两个课外活动小组分别用以下两种方法来验证机械能守恒定律.请阅读下列两段材料,完成后面问题.

(1)第1小组:利用竖直上抛小球的频闪照片验证机械能守恒定律.如图所示,图中数据为实际距离,t时刻刚好对应抛出点,该小组同学通过计算得到不同时刻的速度和速度的平方值如下表,当他们要计算重力势能的改变量时,发现需要先计算当地重力加速度,请你根据实验数据,按照下列要求计算出重力加速度(忽略空气阻力的影响).
时刻t1t2t3t4t5
速度v(m/s)4.524.043.563.082.60
v2(m2/s220.4316.3212.679.496.76
①在所给的坐标纸上作出v2-h图象;
②分析说明,图象斜率的绝对值表示的物理意义是:______;
③由图象求得的重力加速度是______m/s2(结果保留三位有效数字).
(2)第2小组:DIS实验是利用现代信息技术进行的实验.“用DIS研究机械能守恒定律”的实验装置如图甲所示,小组同学在实验中利用小铁块从很光洁的曲面上滑下,选择DIS以图象方式显示实验的结果,所显示的图象如图乙所示.图象的横轴表示小铁块距d点(最低点)的高度h,纵轴表示小铁块的重力势能EP、动能Ek或机械能E.试回答下列问题:

①图乙的图象中,表示小铁块的重力势能EP、动能Ek、机械能E随小球距d点的高度h变化关系的图线分别是______(按顺序填写相应图线所对应的文字);
②根据图乙所示的实验图象,可以得出的结论是:______.

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