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15.用自由落體法驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中:
(1)運(yùn)用公式mv22=mgh對(duì)實(shí)驗(yàn)條件的要求是最初兩點(diǎn)間的距離接近2mm;
(2)若實(shí)驗(yàn)中所用重物的質(zhì)量m=1kg.打點(diǎn)紙帶如圖2所示,打點(diǎn)時(shí)間間隔為T=0.02s,則記錄B點(diǎn)時(shí),重物速度vB=0.590m/s,重物動(dòng)能Ek=0.174J,從開(kāi)始下落起至B點(diǎn)時(shí)重物的重力勢(shì)能減少量是0.172J,由此可得出的結(jié)論是在實(shí)驗(yàn)誤差范圍內(nèi),重物的機(jī)械能守恒;(結(jié)果保留三位有效數(shù)字,g取9.8m/s2

分析 本題應(yīng)從實(shí)驗(yàn)原理、紙帶的選擇、實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理這幾點(diǎn)去分析.
本實(shí)驗(yàn)是以自由落體運(yùn)動(dòng)為例來(lái)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律,紙帶勻變速直線運(yùn)動(dòng)時(shí),測(cè)得紙帶上的點(diǎn)間距,利用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論,可計(jì)算出打出某點(diǎn)時(shí)紙帶運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度和加速度,從而求出動(dòng)能.根據(jù)功能關(guān)系得重力勢(shì)能減小量等于重力做功的數(shù)值.根據(jù)v22-h的表達(dá)式,從數(shù)學(xué)的角度分析圖象.

解答 解:(1)用公式12mv2=mgh時(shí),對(duì)紙帶上起點(diǎn)的要求是重錘是從初速度為零開(kāi)始,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)頻率為50 Hz,打點(diǎn)周期為0.02 s,重物開(kāi)始下落后,在第一個(gè)打點(diǎn)周期內(nèi)重物下落的高度,所以所選的紙帶最初兩點(diǎn)間的距離接近2mm,
h=12gT2=×9.8×0.022 m≈2 mm.
(2)利用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論有:vB=xAC2T=0.03140.00782×0.02=0.590m/s,
重錘的動(dòng)能EKB=12mvB2=12×1×(0.59)=0.174J
從開(kāi)始下落至B點(diǎn),重錘的重力勢(shì)能減少量為:△Ep=mgh=1×9.8×0.176J=0.172J.
得出的結(jié)論是在誤差允許的范圍內(nèi),重錘的機(jī)械能守恒.
故答案為:(1)最初兩點(diǎn)間的距離接近2mm;
(2)0.590,0.174,0.172;在實(shí)驗(yàn)誤差范圍內(nèi),重物的機(jī)械能守恒;

點(diǎn)評(píng) 本題關(guān)鍵從實(shí)驗(yàn)原理出發(fā),分析紙帶的選擇,數(shù)據(jù)處理,并能得出結(jié)論.利用圖象問(wèn)題結(jié)合數(shù)學(xué)知識(shí)處理物理數(shù)據(jù)是實(shí)驗(yàn)研究常用的方法.我們更多的研究直線圖形,找出其直線的斜率和截距.

練習(xí)冊(cè)系列答案
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