题目内容

7.在用打点计时器验证机械能守恒定律的实验中(图甲),质量m=1.00kg的重物自由下落,打点计时器在纸带上打出一系列点.图乙为选取的一条符合实验要求的纸带.O为第一个点,A、B、C为人合适位置开始选取的三个连续点(AC以外的点未画出).已知打点计时器每隔0.02s打一次点,当地的重力加速度g=9.8m/s2,那么:
 
(1)根据图乙上所得的数据,应选图中O点和B点来验证机械能守恒定律;
(2)从O点到所选点,重物重力势能减少量△Ep=1.88J,动能增加量△Ek=1.84J;(结果取3位有效数字)
(3)实验的结论是:在实验误差允许的范围内,重物下落过程中机械能守恒..

分析 纸带法实验中,若纸带匀变速直线运动,测得纸带上的点间距,利用匀变速直线运动的推论,可计算出打出某点时纸带运动的瞬时速度和加速度,从而求出动能.根据功能关系得重力势能减小量等于重力做功的数值.

解答 解:①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.
②重物重力势能减少量△Ep=mgh=9.8×0.1920J=1.88 J.
利用匀变速直线运动的推论:vB=$\frac{0.2323-0.1555}{2×0.02}$=1.92m/s;
动能增加量△Ek=$\frac{1}{2}×1×$(1.92)2=1.84 J.
③通过计算可知动能的增加量略小于重力势能的减小量,其原因是物体在下落过程中克服摩擦阻力做功.所以可以得出结论:在误差范围内,重物下落过程中机械能守恒.
故答案为:(1)B  (2)1.88;  1.84  (3)重物下落过程中机械能守恒.

点评 运用运动学公式和动能、重力势能的定义式解决问题是该实验的常规问题.
要注意单位的换算.
要知道重物带动纸带下落过程中能量转化的过程和能量守恒.

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