Question

（2012?杭州模拟）某同学利用竖直上抛小球的频闪照片验证机械能守恒定律．频闪仪每隔0.05s闪光一次，图中所标数据为实际距离．（当地重力加速度取9.8m/s²，小球质量m=0.2kg，计算结果保留三位有效数字）
（1）从t₂到t₅时间内，重力势能增量|△E_P|=

1.24J

：动能增量|△E_k|=

1.27

J．
（2）在误差允许的范围内，若|△E_P|与|△E_k|近似相等，从而验证了机械能守恒定律．本题由（1）计算得|△E_P|

＜

|△E_k|（选填“＞”、“＜”或“=”），造成这种结果的主要原因是

存在空气阻力

．

Answer 1

分析：（1）重力势能增加量等于mg△h，先根据平均速度等于中间时刻的瞬时速度求出t₂和t₅时刻的速度，然后计算动能减小量；
（2）误差来源于克服空气阻力做功产生的机械能损失．

解答：解：（1）重力势能增加量：|△E_p|=mg△h=0.2×9.8×（23.68+21.16+18.66）×0.01≈1.24J；
t₂时刻速度为：v2=

0.2618+0.2368

2×0.05

≈4.98m/s
t₅时刻速度为：v5=

0.1866+0.1614

2×0.05

≈3.48m/s
动能减小量为：|△EK|=

1

2

m

v

2 2

-

1

2

m

v

2 5

≈1.27J
（2）由于空气阻力的存在，机械能有损失，即减小的重力势能有极少部分转化为内能；
故答案为：（1）＜，存在空气阻力；（2）1.24J，1.27．

点评：本题关键会计算重力势能的减小量和动能的增加量，同时要明确实验误差的来源．