题目内容

19.在“验证机械能守恒定律”的实验中,质量为m=1kg的重物自由下落,在纸带上打出一系列的点,如图所示(相邻计数点时间间隔为0.02s),单位为cm,那么:
(1)纸带的左端与重物相连(选填“左”或“右”)
(2)从起点O到打下计数点B的过程中物体重力势能的减少量EP0.49J,此过程中物体的动能的增加量Ek0.48J(g取9.8m/s2)(保留两位有效数字).
(3)通过计算,数值上Ek稍小于EP,这是因为克服阻力做功使机械能损失.
(4)实验的结论是在误差允许范围内,重物的机械能守恒.

分析 物体下落,在相等时间内的位移越来越大,根据该规律判断纸带的哪一端与重物相连;根据下降的高度求出重力势能额减小量,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B点的速度,从而求出动能的增加量.

解答 解:(1)重物在下落的过程中,速度越来越大,在相等时间内的位移越来越大,知纸带的左端与重物相连.
(2)从起点P到打下计数点B的过程中物体的重力势能减少量△EP=mgh=1×9.8×0.0501J≈0.49J.
B点的速度等于等于AC段的平均速度,则vB=$\frac{{x}_{AC}}{2T}$=$\frac{0.0706-0.0314}{2×0.02}$ m/s=0.98m/s.
此过程中动能的增加量△Ek=$\frac{1}{2}$mvB2=$\frac{1}{2}$×1×0.982≈0.48J.
(3)通过计算,数值上△Ep>△Ek,因为克服阻力做功,使得机械能损失.
(4)实验的结论是在误差允许范围内,重物的机械能守恒;
故答案为:(1)左;(2)0.49J,0.48J;(3)克服阻力做功使机械能损失;(4)在误差允许范围内,重物的机械能守恒.

点评 解决本题的关键掌握纸带的处理,纸带如何求解瞬时速度,理解重力势能的减小量略大于动能的增加量的原因,同时注意实验结论中,要有在误差允许范围.

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