题目内容
某同学在做“验证机械能守恒定律”的试验时,不慎经一条选好的纸带的前面部分损坏了,剩下的一端纸带上各点间的距离,他测出并标在纸带上,如图所示.已知打点计时器的周期为0.02s,重力加速度为g=9.8m/s2)

(1)利用纸带说明重锤(质量为m kg)通过对应于2、5两点过程中机械能守恒.
(2)为什么得到的结果是重锤重力势能的减少△Ep,稍大于重锤动能的增加量△Ek? .
(1)利用纸带说明重锤(质量为m kg)通过对应于2、5两点过程中机械能守恒.
(2)为什么得到的结果是重锤重力势能的减少△Ep,稍大于重锤动能的增加量△Ek?
分析: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2、5两点的瞬时速度,从而得出动能的增加量,根据下降的高度求出重力势能的减小量,通过比较判断机械能是否守恒.根据能量守恒判断重力势能减小量大于动能增加量的原因.
解答:解:(1)点2的瞬时速度v2=
=
m/s≈1.495m/s,
点5的瞬时速度v5=
=
m/s=2.06m/s.
则动能的增加量△Ek=
mv52-
mv22=
m(2.062-1.4952)≈1.004mJ.
重力势能的减小量△Ep=mgx25=m×9.8×(3.18+3.56+3.94)×10-2J≈1.047mJ.
在误差允许的范围内,△Ek=△Ep,机械能守恒.
(2)由于存在阻力作用,损失了部分机械能,所以重力势能的减小量稍大于动能的增加量.
故答案为:(1)计算过程如上所述.
(2)阻力的作用,损失了部分机械能.
| x13 |
| 2T |
| (2.80+3.18)×10-2 |
| 0.04 |
点5的瞬时速度v5=
| x46 |
| 2T |
| (3.94+4.30)×10-2 |
| 0.04 |
则动能的增加量△Ek=
| 1 |
| 2 |
| 1 |
| 2 |
| 1 |
| 2 |
重力势能的减小量△Ep=mgx25=m×9.8×(3.18+3.56+3.94)×10-2J≈1.047mJ.
在误差允许的范围内,△Ek=△Ep,机械能守恒.
(2)由于存在阻力作用,损失了部分机械能,所以重力势能的减小量稍大于动能的增加量.
故答案为:(1)计算过程如上所述.
(2)阻力的作用,损失了部分机械能.
点评:解决本题的关键掌握纸带的处理方法,会通过纸带求解瞬时速度,以及知道实验误差的来源.
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