题目内容
18.利用重锤下落验证机械能守恒定律.①为进行“验证机械能守恒定律”的实验,用到如下器材:铁架台(也可利用桌边),重锤,电磁打点计时器以及复写纸、纸带,低压交流电源,天平,导线,电键.缺少的器材是刻度尺.
②在验证机械能守恒定律的实验中,已知打点计时器所用电源的频率为50Hz,查得当地重力加速度g=9.80m/s2,测出所用重物的质量m=1.00kg,实验中得到一条点迹清晰的纸带,把第一个点记作O,另选连续的4个点A、B、C、D作为测量点,经测量知道A、B、C、D各点到O点的距离分别为62.99cm、70.18cm、77.76cm、85.73cm,根据以上数据,可知重物由O点运动到C点,重力势能的减少量为7.62 J(结果取3位有效数字),动能的增加量为7.56 J(结果取3位有效数字)
③实验中产生系统误差的原因是阻力对重锤和纸带的影响.为了减小误差,悬挂在纸带下的重物的质量应选择较大(填“大”或“小”)的.
④如果以$\frac{{v}^{2}}{2}$为纵轴,以h为横轴,根据实验数据绘出$\frac{{v}^{2}}{2}$-h的图线是一条直线,该线的斜率等于重力加速度g.
分析 ①根据实验的原理确定所需测量的物理量,从而确定缺少的器材.
②根据下降的高度求出重力势能的减小量,根据某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度求出C点的速度,从而得出动能的增加量.
③实验系统误差的原因是阻力的影响.
④根据机械能守恒得出$\frac{1}{2}{v}^{2}-h$的关系式,从而得出图线斜率的含义.
解答 解:①实验中需要用刻度尺测量点迹间的距离,从而得出下降的高度以及测出瞬时速度,所以还缺少刻度尺.
②由O点运动到C点,重力势能的减少量△Ep=mgh=1×9.8×0.7776J≈7.62J,C点的速度${v}_{C}=\frac{{x}_{BD}}{2T}=\frac{(85.73-70.18)×1{0}^{-2}}{2×0.02}$m/s=3.8875m/s,则动能的增加量$△{E}_{k}=\frac{1}{2}m{{v}_{C}}^{2}=\frac{1}{2}×1×3.887{5}^{2}$J=7.56J.
③实验中产生系统误差的原因是阻力对重锤和纸带的影响,为了减小误差,重物的质量选择较大的.
④根据机械能守恒得,mgh=$\frac{1}{2}m{v}^{2}$,则$\frac{1}{2}{v}^{2}=gh$,可知图线的斜率表示重力加速度g.
故答案为:①刻度尺,②7.62,7.56.
③阻力对重锤和纸带的影响,大.
④重力加速度g.
点评 解决本题的关键知道实验的原理,掌握纸带的处理方法,会根据纸带求解瞬时速度,从而得出动能的增加量,会根据下降的高度求解重力势能的减小量.
练习册系列答案
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