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16.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,查得当地的重力加速度g=9.8m/s2,实验中得到一条点迹清楚的纸带如图所示,把第一个点记作O,另选连续的4个点A、B、C、D作为测量的点,经测量A、B、C、D各点到O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.(1)重力势能减少量等于7.62mJ;
(2)动能的增加量等于7.56mJ;(保留三位有效数字)
(3)实验结论在实验允许误差范围内,可认为重物下落过程中,机械能守恒.(可设重物质量为m)
分析 纸带实验中,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,从而求出动能,根据功能关系得重力势能减小量等于重力做功的数值.
解答 解:重力势能减小量为:△Ep=mgh=m×9.8×0.7776J=7.62mJ.
在匀变速直线运动中时间中点的瞬时速度等于该过程中的平均速度,因此有:
vc=$\frac{{x}_{BD}}{2T}$=$\frac{0.8573-0.7018}{2×0.02}$m/s≈3.89m/s
得:△Ek=$\frac{1}{2}$mvc2=$\frac{1}{2}×m×3.8{9}^{2}$=7.56mJ.
故可以得出结论:在实验允许误差范围内,可认为重物下落过程中,机械能守恒.
故答案为:7.62m,7.56m,在实验允许误差范围内,可认为重物下落过程中,机械能守恒.
点评 纸带问题的处理时力学实验中常见的问题,对于这类问题要熟练应用运动学规律和推论进行求解,计算过程中要注意单位的换算和有效数字的保留.
练习册系列答案
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