Question

在“驗證機械能守恒的實驗”中，已知打點計時器使用的交流電源的周期為0.02s，當(dāng)?shù)氐闹亓�加速度g=9.80m/s²．該實驗選取的重錘質(zhì)量為1.00kg，選取如圖所示的一段紙帶并測量出相鄰各點之間的距離，利用這些數(shù)據(jù)驗證重錘通過第2點至第5點間的過程中遵從機械能守恒定律．通過計算可以得出在第2點位置時重錘的動能為

1.13

J；第5點位置重錘時的動能為

2.21

J；重錘從第2點至第5點間的過程中重力勢能的減小量為

1.06

J．（保留三位有效數(shù)字）

Answer 1

分析：紙帶法實驗中，若紙帶勻變速直線運動，測得紙帶上的點間距，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(jù)功能關(guān)系得重力勢能減小量等于重力做功的數(shù)值．

解答：解：根據(jù)勻變速直線運動中時間中點的瞬時速度等于該過程中的平均速度有：
v₂=

x13

t13

=1.5m/s
v₅=

x46

t46

=2.1m/s
在第2點位置時重錘的動能為：E_K2=

1

2

mv₂²=1.13J
在第5點位置時重錘的動能為：E_K5=

1

2

mv₅²=2.21J
重力做功等于重力勢能的減小量，因此有：
重錘從第2點至第5點間的過程中重力勢能的減小量為△E_P=mgx₂₅=1×9.80×0.108=1.06J
故答案為：1.13；      2.21；       1.06

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