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.在“验证机械能守恒定律”的实验中,已知打点计时器所用电源的频率为50 Hz,查得当地重力加速度g=9.80 m/s2,测得所用的重物的质量为1.00 kg.实验中得到一条点迹清晰的纸带(如图实-4-9所示),把第一个点记作O,另选连续的四个点A、B、C、D作为测量的点.经测量知道A、B、C、D各点到O点的距离分别为62.99 cm,70.18 cm,77.76 cm,85.73 cm.根据以上数据,可知重物由O点运动到C点,重力势能的减少量等于________ J,动能的增加量等于________J(取三位有效数字).
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【解析】:根据测量数据,重物从O点运动到C点下落的高度h=0.7776 m,故重力势能减
少量
ΔEp=mgh=1.00×9.80×0.7776 J=7.62 J
重物动能的增加量ΔEk=mvC2-mv02
根据实验情况,重物在O点的速度v0=0,C点的速度vC等于重物从B点到D点这一
段时间Δt=2× s内的平均速度.由实验数据可得
vC== m/s=3.8875 m/s
重物的动能增加量
ΔEk=mvC2=×1.00×3.88752 J=7.56 J.
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.在“验证机械能守恒定律”的实验中,已知打点计时器所用电源的频率为50 Hz,查得当地重力加速度g=9.80 m/s2,测得所用的重物的质量为1.00 kg.实验中得到一条点迹清晰的纸带(如图实-4-9所示),把第一个点记作O,另选连续的四个点A、B、C、D作为测量的点.经测量知道A、B、C、D各点到O点的距离分别为62.99 cm,70.18 cm,77.76 cm,85.73 cm.根据以上数据,可知重物由O点运动到C点,重力势能的减少量等于________ J,动能的增加量等于________J(取三位有效数字).
【解析】:根据测量数据,重物从O点运动到C点下落的高度h=0.7776 m,故重力势能减
少量
ΔEp=mgh=1.00×9.80×0.7776 J=7.62 J
重物动能的增加量ΔEk=mvC2-mv02
根据实验情况,重物在O点的速度v0=0,C点的速度vC等于重物从B点到D点这一
段时间Δt=2× s内的平均速度.由实验数据可得
vC== m/s=3.8875 m/s
重物的动能增加量
ΔEk=mvC2=×1.00×3.88752 J=7.56 J.
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某同学对该装置加以改进后用来验证机械能守恒定律,如图乙所示.
(1)实验时,该同学进行了如下步骤:
①将质量均为M(A的含挡光片、B的含挂钩)的重物用绳连接后,跨放在定滑轮上,处于静止状态.测量出______(填“A的上表面”、“A的下表面”或“挡光片中心”)到光电门中心的竖直距离h.
②在B的下端挂上质量为m的物块C,让系统中的物体由静止开始运动,光电门记录挡光片挡光的时间为△t.
③测出挡光片的宽度d,计算有关物理量,验证守恒定律.
(2)如果系统(重物A、B以及物块C)的机械能守恒,应满足的关系式为______(已知重力加速度为g).
(3)引起该实验系统误差的原因有______(写一条即可).
(4)验证实验结束后,该同学突发奇想:如果系统(重物A、B以及物块C)的机械能守恒,不断增大物块C的质量m,重物B的加速度a也将不断增大,那么a与m之间有怎样的定量关系?a随m增大会趋于一个什么值?
请你帮该同学解决,
①写出a与m之间的关系式:______(还要用到M和g)
②a的值会趋于______.
两位同学是这样求出小球的最大速度的:
甲同学:B是轨道的最低点,小球过B点时速度最大,小球运动过程机械能守恒,mgR=
| 1 |
| 2 |
| 2gR |
乙同学:B是轨道的最低点,小球过B点时速度最大,小球在B点受到轨道的压力为FN=2mg,由牛顿第二定律有FN-mg=m
| v2 |
| R |
| gR |
请分别指出甲、乙同学的分析是否正确,若有错,将最主要的错误指出来,解出正确的答案,并说明电场的方向.
两位同学是这样求出小球的最大速度的:
甲同学:B是轨道的最低点,小球过B点时速度最大,小球运动过程机械能守恒,mgR=
| 1 |
| 2 |
| 2gR |
乙同学:B是轨道的最低点,小球过B点时速度最大,小球在B点受到轨道的压力为FN=2mg,由牛顿第二定律有FN-mg=m
| v2 |
| R |
| gR |
请分别指出甲、乙同学的分析是否正确,若有错,将最主要的错误指出来,解出正确的答案,并说明电场的方向.