题目内容

12.在“验证机械能守恒定律”的实验中,打点计时器所用电源频率为50Hz,当地重力加速度的值为9.80m/s2,测得所用重物的质量为1.00kg.甲、乙、丙三位学生分别用同一装置打出三条纸带,量出各纸带上第1、2两点间的距离分别为0.18cm、0.19cm和0.25cm,可见其中肯定有一个学生在操作上有错误.
(1)错误操作是丙同学的操作步骤中有错误,错误操作是先放开纸带后接通电源.
(2)若按实验要求正确地选出纸带进行测量,量得连续三点A、B、C到第一个点O的距离如图所示(相邻计数点时间间隔为0.02s),求:

①在从起点O到打下计数点B的过程中重物重力势能的减少量是△Ep=0.49J,此过程中重物动能的增加量是△Ek=0.48J(结果均保留两位有效数字).
②实验的结论是在实验误差允许范围内,重物的机械能守恒.

分析 做自由下落物体在0.02s内下落的高度大约2mm,从而确定丙在操作上错误.1、2两个点的距离偏大,可知初速度不为零,操作的错误在于先释放重物后接通电源.
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B点的速度,从而求出B点的动能,根据下落的高度求出重力势能的减小量.通过比较得出实验的结论.

解答 解:(1)根据h=$\frac{1}{2}$gt2=$\frac{1}{2}$×10×0.022m=0.2cm,可知丙同学的操作步骤中有错误,错误操作是丙同学先放开纸带后接通电源.
(2)重力势能的减小量△Ep=mgxOB=1×9.8×0.0501J=0.49 J,
B点的速度等于AC段的平均速度,vB=$\frac{{x}_{AC}}{2T}$=$\frac{0.0706-0.0314}{0.04}$=0.98 m/s;
动能的增加量△Ek=$\frac{1}{2}$mvB2=0.48 J;
通过实验分析可知,在实验误差允许范围内,重物的机械能守恒.
故答案为:(1)丙同学的操作步骤中有错误,错误操作是先放开纸带后接通电源;
(2)①0.49 J,0.48 J; ②在实验误差允许范围内,重物的机械能守恒.

点评 利用匀变速直线的规律以及推论解答实验问题的能力,在平时练习中要加强基础知识的理解与应用,提高解决问题能力.要注意单位的换算和有效数字的保留.

练习册系列答案
相关题目

违法和不良信息举报电话:027-86699610 举报邮箱:58377363@163.com

精英家教网