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12.在驗證機械能守恒定律的實驗中,質(zhì)量m=1.0kg的重錘自由下落,在紙帶上打出了一系列的點,“O”為打點計時器打下的第一個點,如圖所示,相鄰記數(shù)點時間間隔為0.02s,長度單位是cm,g取9.8m/s2.求:(計算結(jié)果保留2位有效數(shù)字)

(1)打點計時器打下記數(shù)點B時,物體的速度vB=0.97m/s;
(2)從打下點O到記數(shù)點B的過程中,物體重力勢能的減小量△EP=0.48J,動能的增加量△EK=0.47J;
(3)根據(jù)上面的計算結(jié)果,可得到的結(jié)論是在誤差范圍內(nèi),重錘的機械能守恒;
(4)實驗操作規(guī)范,數(shù)據(jù)測量及數(shù)據(jù)處理準確的前提下,該實驗測得的△EP一定略大于(大于或小于)△EK,這是實驗存在系統(tǒng)誤差的必然結(jié)果,該系統(tǒng)誤差產(chǎn)生的主要原因:紙帶運動時受到較大的阻力和重錘受到的空氣阻力.

分析 (1)用勻變速直線運動的推論vn=xn+xn+12T求解B點速度;
(2)確定O到B的高度,根據(jù)定義分別求出物體重力勢能的減小量△EP=mgh和動能的增加量△EK=12mv2;
(3)比較重力勢能的減小量和動能的增加了得出結(jié)論;
(4)由于重錘和紙帶都受到阻力的作用,機械能有損失.

解答 解:(1)中間時刻的瞬時速度等于該過程中的平均速度來求B的速度大�。�
vB=xAC2T=0.07020.03130.04m/s=0.97m/s
(2)從點O到打下計數(shù)點B的過程中,物體重力勢能減小量為:△EP=mgh=1×9.8×0.0486=0.48J
動能的增加量為:△Ek=12mvB2=12×1×(0.97)2=0.47J
(3)根據(jù)上面的計算結(jié)果可知,在誤差范圍內(nèi),重錘的機械能守恒,
(4)由于紙帶運動時受到較大的阻力和重錘受到的空氣阻力,重力勢能有相當一部分轉(zhuǎn)化給摩擦產(chǎn)生的內(nèi)能,所以重力勢能的減小量明顯大于動能的增加量.
故答案為:(1)0.97m/s;(2)0.48J;0.47J;(3)在誤差范圍內(nèi),重錘的機械能守恒;(4)大于;紙帶運動時受到較大的阻力和重錘受到的空氣阻力

點評 運用運動學公式和動能、重力勢能的定義式解決問題是該實驗的常規(guī)問題,有時要注意單位的換算和有效數(shù)字的保留.

練習冊系列答案
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