Question

【題目】物理興趣小組的同學(xué)用圖甲所示的裝置驗證機械能守恒定律，電源的頻率為50 Hz，重錘的質(zhì)量為m＝1.0 kg，重力加速度g＝9.8 m/s2，他們通過正確的實驗操作得到了如圖乙所示的紙帶。為了驗證機械能是否守恒，該小組同學(xué)采用了以下兩種方法。

(1)方法一：打點計時器打下計時點5時重錘的瞬時速度為__________m/s，在打點計時器打下計時點0和5的過程中，重錘重力勢能的變化量為ΔEp＝__________J，重錘動能的變化量為ΔEk＝__________J，若它們近似相等，則可知重錘的機械能守恒。

(2)方法二：打點計時器打下計時點2時重錘的瞬時速度為__________m/s，在打點計時器打下計時點2和5的過程中，重錘重力勢能的變化量為ΔEp′＝__________J，重錘動能的變化量為ΔEk′＝__________J，若它們近似相等，則可知重錘的機械能守恒。

(3)以上兩種方法，你認為__________(選填“方法一”或“方法二”)誤差小。

Answer 1

【答案】1.155 0.659 0.667 0.575 0.508 0.502 方法二

【解析】

考查落體法驗證機械能守恒定律實驗步驟、數(shù)據(jù)處理，根據(jù)實驗原理分析計算可得。

(1)[1]根據(jù)勻變速直線運動中某段時間內(nèi)的平均速度等于該段時間內(nèi)中間時刻的瞬時速度可得打點計時器打下計時點5時重錘下落的速度v5＝＝1.155 m/s，

[2]在打點計時器打下計時點0和5的過程中，重錘重力勢能的變化量ΔEp＝mgh5＝0.659 J，[3]動能的變化量ΔEk＝mv52＝0.667 J。

(2)[4]根據(jù)勻變速直線運動中某段時間內(nèi)的平均速度等于該段時間內(nèi)中間時刻的瞬時速度可得打點計時器打下計時點2時重錘下落的速度

v2＝＝0.575 m/s，

[5]在打點計時器打下計時點2和5的過程中，重錘重力勢能的變化量為

ΔEp′＝mg(h5－h2)＝0.508 J，

[6]在打點計時器打下計時點2和5的過程中，重錘動能的變化量為

ΔEk′＝m(v52－v22)＝0.502 J。

(3)[7]重錘剛下落的時候運動狀態(tài)不穩(wěn)定；方法二避開了剛開始的一段紙帶，故方法二誤差比較小。