Question

7．用如圖1所示的裝置驗證機械能守恒定律，打出的一條紙帶如2圖所示，若重錘的質量是0.2kg，相鄰計數點間時間為0.06s則：（g=10m/s2，保留三位有效數字，注明單位）

（1）打下計數點5時物體的動能是0.882J．
（2）從計數點1到計數點5重錘的勢能變化是0.928J．
（3）為驗證機械能是否守恒，需要比較重物下落過程中任意兩點間的A．
A．動能變化量與勢能變化量
B．速度變化量與勢能變化量
C．速度變化量與高度變化量．

Answer 1

分析 根據某段時間內的平均速度等于中間時刻的瞬時速度求出計數點5的瞬時速度，從而得打下計數點5時物體的動能．根據下降的高度求出重力勢能的減小量，通過比較動能的增加量和重力勢能減小量是否相等驗證機械能是否守恒．

解答 解：（1）計數點5的瞬時速度${v}_{5}=\frac{{x}_{46}}{2T}=\frac{0.1630+0.1935}{0.12}m/s$=2.97m/s，則打下計數點5時物體的動能${E}_{k}=\frac{1}{2}m{{v}_{5}}^{2}=\frac{1}{2}×0.2×2.9{7}^{2}$=0.882J．
（2）從計數點1到計數點5重錘的勢能變化△E_p=mgh=0.2×10×（0.069+0.1006+0.1315+0.1630）J=0.928J．
（3）為驗證機械能是否守恒，需要比較重物下落過程中任意兩點間的動能的變化量和勢能的變化量．故A正確．
故答案為：（1）0.882J，（2）0.928J，（3）A．

點評 解決本題的關鍵掌握紙帶的處理方法，會根據紙帶求解瞬時速度，從而得出動能的增加量，會根據下降的高度求出重力勢能的減小量．