Question

某同学利用竖直上抛小球的频闪照片验证机械能守恒定律，频闪仪每隔0.05 s闪光一次，如图所标数据为实际距离，该同学通过计算得到不同时刻的速度如下表。(当地重力加速度取9.8 m/s²，小球质量m＝0.4 kg) （结果保留3位有效数字）

时刻	t2	t3	t4	t5
速度(m/s)	4.99	4.48	3.98

(1)由频闪照片上的数据计算t₅时刻小球的速度v₅＝________ m/s

(2)从t₂到t₅时间内，重力势能增量ΔE_p＝______ J，动能减少量ΔE_k＝______ J；

(3)在误差允许的范围内，若ΔE_p与ΔE_k近似相等，即可验证了机械能守恒定律。由上述计算得ΔE_p________E_k(选填“>”“<”或“＝”)，造成这种结果的主要原因是_____________

_______________________________________________________________________。

Answer

（1）3.48 m/s（2）2.49 J 、2.56 J（3）<、存在空气阻力

【解析】

试题分析：(1)根据在匀变速直线运动中，中间时刻的瞬时速度等于该过程中的平均速度，可得v5＝×10－2 m/s＝3.48 m/s；(3分)

(2)重力势能的增量ΔEp＝mgΔh，代入数据可得ΔEp＝2.49 J(2分)，动能减少量为ΔEk＝mv22－mv52，代入数据可得ΔEk＝2.56 J(2分)；

(3)由计算可得ΔEp<ΔEk(2分)，主要是由于存在空气阻力(3分)。

考点：验证机械能守恒定律实验

【名师点睛】本题的关键是知道三点：一、在匀变速直线运动中，中间时刻的瞬时速度等于该过程中的平均速度，据此可以求t5时刻的速度大小；二、根据重力做功和重力势能之间的关系可以求出重力势能的减小量，根据起末点的速度可以求出动能的增加量．三、由于纸带和打点计时器的摩擦以及空气阻力的存在，导致动能的减小量没有全部转化为重力势能