题目内容
19.在用落体法验证机械能守恒定律时,某同学按照正确的操作选得纸带如图.其中O是起始点,A、B、C是打点计时器连续打下的3个点,已知打点计时器使用交流电源频率为50HZ,该同学用毫米刻度尺测量D到A、B、C各点的距离,并记录在图中(单位cm).(1)这三个数据中不符合有效数字读数要求的是OC,应记作15.70cm.
(2)该同学用重锤在OB段的运动来验证机械能守恒定律,已知当地的重力加速度g=9.8m/s2,则该段重锤重力势能的减少量为1.22m,而动能的增加量为1.20m,(均保留3位有效数字,重锤质量用m表示).这样验证的系统误差总是使重力势能的减少量大于(填“大于”、“等于”“小于”)动能的增加量,原因是v是实际速度,因为有摩擦生热,减少的重力势能一部分转化为内能.
分析 (1)根据刻度尺的读数方法可明确哪一段的读数不符合读数规则;
(2)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B点的速度,从而得出动能的增加量,根据重锤下落的高度求出重力势能的减小量.
解答 解:(1)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OC段:15.7,应记作15.70cm.
(2)重力势能减小量△Ep=mgh=9.8×0.1242m J=1.22mJ
中间时刻的瞬时速度等于该过程中的平均速度来求B的速度大小:
vB=$\frac{0.1570-0.0951}{2×0.02}$=1.55m/s
EkB=$\frac{1}{2}$mvB2=$\frac{1}{2}$×m×(1.55)2=1.20m J
这样验证的系统误差总是使重力势能的减少量大于动能增加量,原因是测出的速度为实际速度,由于物体下落过程中存在摩擦阻力,因为有摩擦生热,减少的重力势能一部分转化为内能;
故答案为:(1)OC 15.70
(2)1.22m 1.20m 大于;v是实际速度,因为有摩擦生热,减少的重力势能一部分转化为内能
点评 本题考查验证机械能守恒定律问题,重点内容在于纸带问题的处理,关于纸带的处理是力学实验中常见的问题.我们可以纸带法实验中,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.
练习册系列答案
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B. | ${\;}_{83}^{209}$Bi的原子核比${\;}_{93}^{237}$Np的原子核少18个中子 | |
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D. | 衰变过程中共发生了4次α衰变和7次β衰变 | |
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