Question

某同学做“验证机械能守恒定律”实验时，不慎将一条挑选出的纸带的一部分损坏，损坏的是前端部分。剩下的一段纸带上各相邻点间的距离已测出并标在图中，单位是cm。打点计时器工作频率为50 Hz，重力加速度g取9.8 m/s²。

(1)设重物质量为m(kg)，重物在2点的速度v₂＝________，在5点的速度v₅＝________，此过程中动能增加量ΔE_k＝________，重力势能减少量ΔE_p＝________。由以上可得出实验结论：________________________________。

(2)重物获得的动能往往________(A．大于　B．小于　C．等于)减少的重力势能，实验中产生系统误差的原因是________________。

(3)根据实验判断下列图像正确的是(其中ΔE_k表示重物动能的变化量，Δh表示物体下落的高度)（______）

Answer

1.50 m/s 2.075 m/s 1.03mJ 1.06mJ 在误差允许的范围内，机械能守恒 B 重物下落时要克服阻力做功 C

【解析】

(1)[1]根据匀变速直线运动的规律，可以求出重物在2点的速度：

v2＝m/s＝1.50 m/s

[2]重物在5点的速度：

v5＝m/s＝2.075 m/s

[3]所以动能增加量为：

ΔEk＝m－m≈1.03mJ

[4]重物从2点到5点，重力势能减少量为：

ΔEp＝mgh25＝m×9.8×(3.2＋3.6＋4.0)×10－2 J＝1.06mJ

[5]由以上可得出实验结论为在误差允许的范围内，机械能守恒；

(2)[6][7]由于重物下落时要克服阻力做功，所以获得的动能小于减少的重力势能；

(3)[8]重物机械能守恒，重物减少的重力势能转化为增加的动能，即：

ΔEk＝mgΔh

可见重物增加的动能与下落的高度成正比，C正确。