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某同学想测出济南当地的重力加速度g,并验证机械能守恒定律.为了减小误差,他设计了...

某同学想测出济南当地的重力加速度g,并验证机械能守恒定律.为了减小误差,他设计了一个实验如下:将一根长直铝棒用细线悬挂在空中(如图甲所示),在靠近铝棒下端的一侧固定电动机M,使电动机转轴处于竖直方向,在转轴上水平固定一支特制笔N,借助转动时的现象,将墨汁甩出形成一条细线.调整笔的位置,使墨汁在棒上能清晰地留下墨线.启动电动机待转速稳定后,用火烧断悬线,让铝棒自由下落,笔在铝棒上相应位置留下墨线.图乙是实验时在铝棒上所留下的墨线,将某条合适的墨线A作为起始线,此后每隔4条墨线取一条计数墨线,分别记作BCDE.将最小刻度为毫米的刻度尺的零刻度线对准A,此时BCDE对应的刻度依次为14.68 cm、39.15 cm、73.41 cm、117.46 cm.已知电动机的转速为3 000 r/min.求:

(1)相邻的两条计数墨线对应的时间间隔为____________s.

(2)由实验测得济南当地的重力加速度为__________m/s2.(结果保留三位有效数字)

(3)该同学计算出画各条墨线时的速度v,以为纵轴,以各条墨线到墨线A的距离h为横轴,描点连线,得出了如图丙所示的图象,在误差允许的范围内据此图象能验证机械能守恒定律,但图线不过原点的原因是_________________________________

 

(1)0.1 (2)9.79 (3)A点对应的速度不为零 【解析】 (1)电动机的转速为3000 r/min=50r/s,可知相邻两条墨线的时间间隔为0.02s,每隔4条墨线取一条计数墨线,则相邻的两条计数墨线对应的时间间隔为0.1s; (2)xBC=39.15-14.68cm=24.47cm, xCD=73.41-39.15cm=34.26cm,xDE=117.46-73.41cm=44.05cm,可知连续相等时间内的位移之差△x=9.79cm,根据△x=gT2得,. (3)根据mgh=mv2−mv02得,v2=v02+2gh,若v2-h图线为直线,则机械能守恒.所以此图象能验证机械能守恒.图线的斜率为2g,图线不过原点的原因是A点对应的速度不为零.
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