Question

【題目】物理興趣小組的同學(xué)用圖甲所示的裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，電源的頻率為50 Hz，重錘的質(zhì)量為m＝1.0 kg，重力加速度g＝9.8 m/s2，他們通過(guò)正確的實(shí)驗(yàn)操作得到了如圖乙所示的紙帶。為了驗(yàn)證機(jī)械能是否守恒，該小組同學(xué)采用了以下兩種方法。

(1)方法一：打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下計(jì)時(shí)點(diǎn)5時(shí)重錘的瞬時(shí)速度為__________m/s，在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下計(jì)時(shí)點(diǎn)0和5的過(guò)程中，重錘重力勢(shì)能的變化量為ΔEp＝__________J，重錘動(dòng)能的變化量為ΔEk＝__________J，若它們近似相等，則可知重錘的機(jī)械能守恒。

(2)方法二：打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下計(jì)時(shí)點(diǎn)2時(shí)重錘的瞬時(shí)速度為__________m/s，在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下計(jì)時(shí)點(diǎn)2和5的過(guò)程中，重錘重力勢(shì)能的變化量為ΔEp′＝__________J，重錘動(dòng)能的變化量為ΔEk′＝__________J，若它們近似相等，則可知重錘的機(jī)械能守恒。

(3)以上兩種方法，你認(rèn)為__________(選填“方法一”或“方法二”)誤差小。

Answer 1

【答案】1.155 0.659 0.667 0.575 0.508 0.502 方法二

【解析】

考查落體法驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律實(shí)驗(yàn)步驟、數(shù)據(jù)處理，根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理分析計(jì)算可得。

(1)[1]根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)中某段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于該段時(shí)間內(nèi)中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度可得打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下計(jì)時(shí)點(diǎn)5時(shí)重錘下落的速度v5＝＝1.155 m/s，

[2]在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下計(jì)時(shí)點(diǎn)0和5的過(guò)程中，重錘重力勢(shì)能的變化量ΔEp＝mgh5＝0.659 J，[3]動(dòng)能的變化量ΔEk＝mv52＝0.667 J。

(2)[4]根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)中某段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于該段時(shí)間內(nèi)中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度可得打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下計(jì)時(shí)點(diǎn)2時(shí)重錘下落的速度

v2＝＝0.575 m/s，

[5]在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下計(jì)時(shí)點(diǎn)2和5的過(guò)程中，重錘重力勢(shì)能的變化量為

ΔEp′＝mg(h5－h2)＝0.508 J，

[6]在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下計(jì)時(shí)點(diǎn)2和5的過(guò)程中，重錘動(dòng)能的變化量為

ΔEk′＝m(v52－v22)＝0.502 J。

(3)[7]重錘剛下落的時(shí)候運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不穩(wěn)定；方法二避開了剛開始的一段紙帶，故方法二誤差比較小。