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在驗證機械能守恒定律的實驗中,按要求組裝好儀器,接通打點計時器電源后讓質量m=1㎏的重物自由下落做勻加速直線運動,并在紙帶上打出了一系列的點,如圖所示,A、B、C三個相鄰計數點時間間隔為0.04s.從打下第一個點D到打下計數點B的過程中重物重力勢能的減少量為|△EP|=
2.28J
2.28J
,此過程動能的增加量為△EK=
2.26J
2.26J
,且|△EP|
△EK(填“>”、“<”或“=”),這是因為
重物要克服摩擦力和空氣阻力做功
重物要克服摩擦力和空氣阻力做功
.(g=9.8m/s2,保留三位有效數字)
分析:物體作加速運動,根據打點的疏密情況可以判斷那端一重物相連;利用勻變速直線運動的推論,可計算出打出某點時紙帶運動的瞬時速度,從而求出動能;根據功能關系得重力勢能減小量等于重力做功的數值;然后可以根據功能關系進一步判斷動能的增加量和重力勢能的減小量之間的大小關系.
解答:解:根據重力勢能的定義式得出:從點p到打下計數點D的過程中,重錘重力勢能減小量:
△EP=mgh=1.0×9.8×0.2325 J=2.28 J;
根據勻變速直線運動中中間時刻的瞬時速度等于該過程中的平均速度,有:
vB=
xAC
2T
=
0.3250-15.50
2×0.04
=2.125m/s
所以動能的增量為:
△EK=
1
2
m
v
2
B
-0=
1
2
×1×(2.125)2=2.26J
根據計算結果可知重力勢能的減小量大于動能的增加量,即|△EP|>△EK
其原因是物體下落過程中需要克服摩擦力和空氣阻力做功,導致重力勢能的減小量沒有全部轉化為動能.
故答案為:2.28J;2.26J;>;重物要克服摩擦力和空氣阻力做功.
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問題;同時做題時要注意單位的換算和有效數字的保留.
練習冊系列答案
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科目:高中物理 來源: 題型:

下列有關高中物理實驗的描述中,正確的是(  )

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科目:高中物理 來源: 題型:

電磁打點計時器是一種計時裝置,請根據以下電磁打點計時器的相關實驗回答下列問題:
在驗證機械能守恒定律的實驗中,質量
m=lkg的重錘自由下落,在紙帶上打出一系列的點,如圖所示,相鄰計數點的時間間隔為0.02s,長度單位為cm,當地的重力加速度g=9.80m/s2:那么:
①紙帶的
端與重物相連(填“左”或“右”).
②從起點O到打下計數點B的過程中,重力勢能的減小量為△EP=
0.47
0.47
J,物體動能的增加量AEk=
0.46
0.46
  J.(計算結果取兩位有效數字)

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科目:高中物理 來源: 題型:

在“驗證機械能守恒定律”的實驗中,把質量為50g的鉤碼固定在紙帶下端,讓紙帶穿過打點計時器,接通電源,松開紙帶,讓鉤碼自由下落,在紙帶上打下一系列的點,用刻度尺測量起點O到各點的距離,并知道交流電源的頻率為50Hz,空氣阻力不可忽略.由上述數據,在此實驗中可以做到
BC
BC

A.測出當地重力加速度的精確值         B.計算出紙帶上某點對應的鉤碼的動能
C.計算鉤碼在下落過程中受到的合外力    D.準確地驗證機械能守恒定律.

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科目:高中物理 來源: 題型:

在“驗證機械能守恒定律”的實驗中,打點計時器所用電源頻率為50Hz,若按實驗要求正確地選出紙帶進行測量,量得連續三點A、B、C到第一個點的距離如圖所示.
①紙帶的
(選填:左、右)端與重物相連.
②選擇紙帶時,要求打出的第1、2兩點間距約為2mm,其理由是重物的運動可視為
自由落體運動
自由落體運動
運動.
③打點計時器打下計數點B時,物體的速度VB=
0.98m/s
0.98m/s

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科目:高中物理 來源: 題型:

在“驗證機械能守恒定律”實驗中,
(1)電磁打點計時器與電源相接,圖甲中接線正確的是
 
(填“A”或“B”);
(2)已知重錘質量為m,當地重力加速度為g,經正確操作后獲得的一條紙帶如圖乙所示,x1、x2、x3…x7、x8為各個點跡的坐標,請寫出從計數點C到計數點D兩點間對應運動過程中重錘m的動能變化量的表達式
 
,勢能變化量的表達式
 

(3)比較重錘m動能變化量和勢能變化量會得出什么結果?產生的原因是什么?
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