题目内容

在利用重锤下落验证机械能守恒定律的实验中:
实验中用打点计时器打出的纸带如图所示,其中,A为打下的第1个点,C、D、E、F为距A较远的连续选取的四个点(其他点未标出).用刻度尺量出C、D、E、F到A的距离分别为s1=20.06cm,s2=24.20cm,s3=28.66cm,s4=33.60cm重锤的质量为m=1.00kg;电源的频率为f=50Hz;实验地点的重力加速度为g=9.80m/s2.为了验证打下A点到打下D点过程中重锤的机械能守恒.则应计算出:(结果保留三位小数)
(1)打下D点时重锤的速度VD=
2.15
2.15
 m/s;
(2)重锤重力势能的减少量△Ep=
2.37
2.37
 J;
(3)重锤动能的增加量△Ek=
2.31
2.31
 J.
根据纸带提供的数据,在误差允许的范围内,重锤从静止开始到打出D点的过程中,得到的结论是
在误差允许范围内,重锤的机械能守恒
在误差允许范围内,重锤的机械能守恒
分析:根据重力势能变化量△EP=mgh,确定高度h求解.由匀变速直线运动的推论求出D点速度,再求动能的增加量为△Ek
解答:解:(1)匀变速直线运动中时间中点的瞬时速度等于该过程中的平均速度,因此有:
vD=
sCE
2T
=2.15m/s

故答案为:2.15m/s.
(2)从起点O到打下点D的过程中,重力势能的减少量△EP=mgh=2.37J
故答案为:2.37.
(3)重锤动能的增加量为:
EK=
1
2
m
v
2
D
=2.31J

根据重力势能的减小量和动能的增加量可知,在误差允许范围内,重锤的机械能守恒.
故答案为:2.31,在误差允许范围内,重锤的机械能守恒.
点评:本题考查了验证机械能守恒定律中的数据处理方法,注意物理基本规律尤其是匀变速直线运动规律在实验中的应用.
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