Question

如图所示，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0．05 s闪光一次，图中所标数据为实际距离，该同学通过计算得到不同时刻的速度如下表．（已知当地重力加速度为9．8 m/s²，小球质量m＝0．2 kg，结果保留3位有效数字）

时刻	t2	t3	t4	t5
速度（m/s）	4．99	4．48	3．98

（1）由频闪照片上的数据计算t₅时刻小球的速度v₅＝    m/s。

（2）从t₂到t₅时间内，重力势能增量ΔE_p＝    J，动能减少量ΔE_k＝    J。

（3）在误差允许的范围内，若ΔE_p与ΔE_k近似相等，即可验证机械能守恒定律。由上述计算得ΔE_p    ΔE_k（选填“>”、“<”或“＝”），造成这种结果的主要原因是    。

 

Answer 1

【答案】

（1）   3.48   （2）  1.24      1.28  （3）<   由于存在空气阻力

【解析】

试题分析：根据时间中点的瞬时速度等于前后两段时间内的平均速度，有v₅＝（16.14+18.66）×10^-2/0.1= 3.48 m/s.从t₂到t₅时间内，重力势能的增加量为mgh=0．2×9.8×（18.66+21.16+23.68）×10^-2=1.24J，动能减少量为mv₂²/-mv₅²/2=1.28J,由计算结果可知，ΔE_p  < ΔE_k,造成实验误差的原因是存在空气阻力和摩擦阻力。

考点：本题考查验证机械能守恒定律实验。