题目内容
【题目】某同学利用图甲所示装置验证机械能守恒定律.完成下列问题:
(1)请从甲图中指出一条实验错误:_________________________________;
(2)纠正实验错误后,通过测量得到一条纸带如图乙所示。已知打点计时器频率为50Hz,实验所用重物的质量m=0.300kg,根据纸带测得的数据,重物在C点时的动能为___________J;
(3)某同学选用两个形状相同质量不同的重物a和b进行实验测得几组数据,画出-h的图像如图丙所示,求出图线的斜率k,由图象可知a的质量ma___________(填“大于”或“小于”)b的质量mb;
(4)通过计算得到图线b的斜率k=9.50m/s2,分析发现造成斜率偏小的原因是实验过程中存在各种阻力,已知实验所用重物的质量m=0.250kg,则重物所受的平均阻力f=___________N.(重力加速度g=9.80m/s2,以上计算结果均保留2位有效数字)
【答案】实验时用手托重锤;打点计时器接在直流电源上;等 0.79 大于 0.075(7.5×10-2)
【解析】
(1)打点计时器应使用交流电源,重物应紧靠打点计时器.
(2)当释放后纸带在重物的作用下,做自由下落,计时器在纸带上打上一些点.由于点间的时间均相等,所以可利用位移与时间去求出瞬时速度,从而可算出某点的动能.
(3)根据动能定理得出图线斜率的物理意义,结合斜率的大小比较质量的大小.
(4)重物下落过程中不可避免的受到阻力作用,重力势能不可能全部转化为动能,根据动能定理,对m2的图象进行分析,结合图线的斜率求出阻力的大小.
(1)打点计时器应使用交流电源才能正常打点,重物应紧靠打点计时器竖直静止释放,不能用手托住,需要有效的利用纸带打点.
(2) C点的瞬时速度等于BD间的平均速度,所以;则C点的动能为
.
(3) 重物自由下落由动能定理可知,整理有
,故
图象的斜率,而两物体形状相同有阻力相等,但b的斜率小,知b的质量小,所以a的质量m1大于b的质量m2.
(4)取斜率,m=0.250kg,g=9.80m/s2,可求得
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