题目内容

10.在验证机械能守恒定律的实验中,所用电源的频率f=50Hz,某次实验选择一条较理想纸带,某同学用毫米刻度尺测量起始点O依次到A、B、C、D、E、F各点的距离分别记作x1,x2,x3,x4,x5,x6,并记录在表中.
符号x1x2x3x4x5x6
数值(×10-2m)0.190.761.713.064.786.86
(1)在实验过程中需要用工具进行直接测量的是C
A.重锤的质量    B.重力加速度    C.重锤下降的高度      D.重锤的瞬时速度
(2)该同学用重锤在OE段的运动来验证机械能守恒定律.已知重锤的质量为1kg,当地的重力加速度g=9.80m/s2.则此过程中重锤重力势能的减少量为0.468J,而动能的增加量为0.451J.(结果均保留3位有效数字)
(3)另一位同学根据这一条纸带来计算重锤下落过程中的加速度a,为了充分利用记录数据,尽可能减小实验操作和测量过程中的误差,他的计算式应为a=$\frac{{x}_{6}-2{x}_{3}}{9}{f}^{2}$,代入数据,求得a=9.56 m/s2(结果保留3位有效数字).因此,不能(填“能”或“不能”)用v=gt求重锤在E点处的速度.

分析 解决实验问题首先要掌握该实验原理,了解实验的仪器、操作步骤和数据处理以及注意事项.
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Q点的速度,从而求出动能的增加量,根据下降的距离求出重力势能的减小量.
根据匀变速直线运动中中间时刻的瞬时速度等于该过程中的平均速度可以求出E点速度的大小;利用逐差法△x=aT2,可求出加速度的大小.

解答 解:(1)在“验证机械能守恒定律”的实验中,直接测量的有:用刻度尺测量重锤下落的高度,重物的质量可以测量也可以不测量.重力加速度与实验无关.通过计算得到的有与重锤下落高度对应的重锤瞬时速度.
选故:C.
(2)根据匀变速直线运动中中间时刻的瞬时速度等于该过程中的平均速度,故有:
vE=$\frac{{x}_{6}-{x}_{4}}{2T}$=$\frac{6.86-3.06}{2×0.02}×1{0}^{-2}$ m/s=0.95m/s
依据动能表达式,△EK=$\frac{1}{2}$mvE2=$\frac{1}{2}×1×0.9{5}^{2}$=0.451J
重锤重力势能的减少量等于重力做功,因此有:
△Ep=mgh=1×9.8×4.78×10 -2=0.468J
(3)在匀变速直线运动中,连续相当时间内的位移差为常数,即△x=aT2,
由于充分利用记录数据,减小误差,用逐差法来计算加速度,则a=$\frac{{x}_{6}-{x}_{3}-{x}_{3}}{9{T}^{2}}$=$\frac{{x}_{6}-2{x}_{3}}{9}{f}^{2}$
代入数据,解得:a=$\frac{6.86-2×1.71}{9}×1{0}^{-2}×5{0}^{2}$  m/s2=9.56 m/s2
不用v=gt求重锤在E点处的速度,否则起不到实验验证机械能守恒的作用,
故答案为:(1)C;(2)0.468;  0.451;(3)$\frac{{x}_{6}-2{x}_{3}}{9}{f}^{2}$,9.56;不能.

点评 本题考查了“探究匀变速直线运动”的实验过程,关键明确实验过程中的注意事项即纸带的选取原则,以及利用匀变速直线的规律以及推论解答实验问题的能力.

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