题目内容
7.某同学用如图所示的装置验证机械能守恒定律.用一根细线系住钢球悬挂着铁架台上,钢球静止于A点,光电门固定在A的正下方.在钢球底部竖直地粘住一片宽度为d的遮光条.将钢球拉至不同位置由静止释放,遮光条经过光电门的挡光时间t时由计时器测出,取v=$\frac{d}{t}$作为钢球经过A点时的速度.记录钢球每次下落的高度h和计时器示数t,计算并比较钢球在释放点和A点之间的势能变化大小△Ep与动能变化大小△Ek,就能验证机械能是否守恒.(1)△Ep=mgh计算钢球重力势能变化的大小,式中钢球下落高度h应为释放时的钢球球心到钢球在A点时的球心之间的竖直距离.
(2)用△Ek=$\frac{1}{2}$mv2计算钢球动能变化的大小,用刻度尺测量遮光条宽度,示数如图2所示,其读数为0.50cm.某次测量中,计时器的示数为2.0×10-3s,则钢球的速度为v=2.5m/s.
(3)下表为该同学的实验结果:
△Ep(×10-2J) | 4.892 | 9.786 | 14.68 | 19.59 | 29.38 |
△Ek(×10-2J) | 5.04 | 10.1 | 15.1 | 20.0 | 29.8 |
分析 (1)小球下落的高度h是初末位置球心之间的高度差;
(2)掌握刻度尺读数的方法,需估读一位;根据极短时间内的平均速度等于瞬时速度求出钢球的速度;
(3)结合实验的装置与实验的原理,分析误差产生的原因.
解答 解:(1)小球下落的高度h是初末位置球心之间的高度差,即钢球下落的高度h应为释放时的钢球球心到钢球在A点时的球心之间的距离.
(2)刻度尺读数的方法,需估读一位,所以读数为0.50cm;钢球的速度为:v=$\frac{d}{△t}=\frac{0.50×1{0}^{-2}}{2×1{0}^{-3}}m/s=2.5m/s$.
(3)表中的△Ep与△Ek之间存在差异,存在这种差异的可能原因是遮光条到悬点的距离大于球心到悬点的距离导致测得的速度偏大.
故答案为:(1)钢球在A点时的球心;(2)0.50,2.5;(3)遮光条到悬点的距离大于球心到悬点的距离导致测得的速度偏大.
点评 对于基本测量仪器如游标卡尺、螺旋测微器等要了解其原理,要能正确使用这些基本仪器进行有关测量;知道极短时间内的平均速度等于瞬时速度.
练习册系列答案
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10.以下的计时数据指时间间隔的是( )
A. | 学校每天中午11:50放学 | B. | 某人用15 s跑完100 m | ||
C. | 我们每天早上6:00起床 | D. | 班车于13:35从车站发车 |
15.利用如图1装置做“验证机械能守恒定律”实验.
①为验证机械能是否守恒,需要比较重物下落过程中任意两点间的.A
A.动能变化量与势能变化量
B.速度变化量和势能变化量
C.速度变化量和高度变化量
②除带夹子的重物、纸带、铁架台(含铁夹)、电磁打点计时器、导线及开关外,在下列器材中,还必须使用的两种器材是AB
③实验中,先接通电源,再释放重物,得到图2所示的一条纸带.在纸带上选取三个连续打出的点A、B、C,测得它们到起始点O的距离分别为hA、hB、hC.
已知当地重力加速度为g,打点计时器打点的周期为T.设重物的质量为m.从打O点到打B点的过程中,重物的重力势能变化量△Ep=mghB,动能变化量△Ek=$\frac{m({h}_{C}-{h}_{A})^{2}}{8{T}^{2}}$.
④大多数学生的实验结果显示,重力势能的减少量大于动能的增加量,原因是.C
A.利用公式v=gt计算中点速度
B.利用公式v=$\sqrt{2gh}$计算重物速度
C.存在空气阻力和摩擦力阻力的影响
D.没有采用多次试验去平均值的方法
⑤某同学想用下述方法研究机械能是否守恒,在纸带上选取多个计数点,测量它们到起始点O的距离h,计算对应计数点的重物速度v,描绘v2-h图象,并做如下判断:若图象是一条过原点的直线,则重物下落过程中机械能守恒,请你分析论证该同学的判断是否正确.
①为验证机械能是否守恒,需要比较重物下落过程中任意两点间的.A
A.动能变化量与势能变化量
B.速度变化量和势能变化量
C.速度变化量和高度变化量
②除带夹子的重物、纸带、铁架台(含铁夹)、电磁打点计时器、导线及开关外,在下列器材中,还必须使用的两种器材是AB
A.交流电源 | B.刻度尺 | C.天平(含砝码) |
已知当地重力加速度为g,打点计时器打点的周期为T.设重物的质量为m.从打O点到打B点的过程中,重物的重力势能变化量△Ep=mghB,动能变化量△Ek=$\frac{m({h}_{C}-{h}_{A})^{2}}{8{T}^{2}}$.
④大多数学生的实验结果显示,重力势能的减少量大于动能的增加量,原因是.C
A.利用公式v=gt计算中点速度
B.利用公式v=$\sqrt{2gh}$计算重物速度
C.存在空气阻力和摩擦力阻力的影响
D.没有采用多次试验去平均值的方法
⑤某同学想用下述方法研究机械能是否守恒,在纸带上选取多个计数点,测量它们到起始点O的距离h,计算对应计数点的重物速度v,描绘v2-h图象,并做如下判断:若图象是一条过原点的直线,则重物下落过程中机械能守恒,请你分析论证该同学的判断是否正确.