题目内容
【题目】在用重锤下落来验证机械能守恒时,某同学按照正确的操作选得纸带如图所示,其中O是起始点,A、B、C、D、E是打点计时器连续打下的5个点,打点频率为50 Hz。该同学用毫米刻度尺测量O到A、B、C、D、E各点的距离,并记录在图中(单位:cm)
(1)这五个数据中不符合读数要求的是哪一段_______。(填OA、OB、OC、OD或OE)
(2)从下列器材中选出实验所必须的器材,其编号为________。(多选、漏选均不得分)
A.打点计时器(包括纸带); B.重锤; C.天平;
D.毫米刻度尺; E.秒表; F.运动小车
(3)实验中纸带的_______端与重物相连(填“O”或“E”)。
(4)某同学用重锤在OD段的运动来验证机械能守恒,OD距离用h来表示,他用vD=计算与D点对应的重锤的瞬时速度,得到动能的增加量,这种做法_______。(填“对”或“不对”)
(5)在验证机械能守恒定律时,如果以为纵轴,以h为横轴,根据实验数据绘出的图象应是一条直线能验证机械能守恒定律,图线的斜率表示_______________。
(6)若重锤质量m=200g,重力加速度g=9.80 m/s2,由图中给出的数据,可得出从O点到打下D点,重锤重力势能的减少量为_____ J,而动能的增加量为______ J(均保留三位有效数字)。
(7)实验中,动能的增加量小于重力势能的减少量,其主要原因是___________。
【答案】(1)OB (2)ABD (3)O (4)不对; (5)g (6)0.380J; 0.376J; (7)物体在下落过程中克服摩擦阻力做功
【解析】
第一空.毫米刻度尺测量长度,要求估读即读到最小刻度的下一位.这三个数据中不符合有效数字读数要求的是OB读数.
第二空.实验中必须要用的器材有:A.打点计时器(包括纸带); B.重锤;D.毫米刻度尺;不需要C.天平; E.秒表以及F.运动小车;故选ABD.
第三空.由纸带上的点迹分布可知,从O点到E点做匀加速运动,因此实验中纸带的O端与重物相连。
第四空.不对;在验证机械能守恒的实验中,由于存在阻力物体实际下落的加速度小于重力加速度,所以不应当用重力加速度g来表示某位置的速度,根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度,可以求出打纸带上D点时小车的瞬时速度大小;即。
第五空.由机械能守恒定律可知:mgh=mv2;变形可知:gh=,则根据实验数据绘出的图象应是一条直线,图线的斜率表示重力加速度g;
第六空.从O到打下D点,重锤重力势能的减少量△EP=mgh=0.2×9.8×0.1941J=0.380J;
第七空.利用匀变速直线运动的推论;
则 EkD=mvD2=×0.2×1.942J=0.376J;则动能的增加量△Ek=0.376J;
第八空. 通过计算可知动能的增加量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,导致重力势能没有完全转化为动能.