题目内容

9.在验证机械能守恒定律的实验中,质量m=1kg的重锤自由下落,在纸带上打出了一系列的点,如图所示,o点为打点计时器所打的第一个点,相邻记数点时间间隔为0.02s,长度单位是cm,g取9.8m/s2.(结果均保留两位有效数字)求:

①打点计时器打下记数点B时,物体的速度VB=0.97m/s;
②从点O到打下记数点B的过程中,物体重力势能的减小量△EP=0.48J,动能的增加量△EK=0.47J;
③根据题中提供的条件,可求出重锤实际下落的加速度a=10m/s2.

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;
根据速度大小可以求出动能.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:①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=$\frac{{x}_{AC}}{2T}$=$\frac{0.0702-0.0313}{2×0.02}$m/s=0.97m/s
②从点O到打下计数点B的过程中,物体重力势能减小量△EP=mgh=1×9.8×0.0486=0.48J
动能的增加量△Ek=$\frac{1}{2}m{{v}_{B}}^{2}$=$\frac{1}{2}$×1×(0.97)2=0.47J
③根据逐差相等的公式△x=aT2,得$a=\frac{△x}{{T}^{2}}$=$\frac{(0.0702-0.0486)-(0.0486-0.0313)}{0.0{2}^{2}}$m/s2=10m/s2
故答案为:①0.97m/s;②0.48J;0.47J;③10 m/s2.

点评 运用运动学公式和动能、重力势能的定义式解决问题是该实验的常规问题.要注意单位的换算和有效数字的保留.

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