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(2011?江苏模拟)在用落体法验证机械能守恒定律时,某同学按照正确的操作选得纸带如图.其中O是起始点,A、B、C是打点计时器连续打下的3个点.该同学用毫米刻度尺测量O到A、B、C各点的距离,并记录在图中(单位cm).
(1)这三个数据中不符合有效数字读数要求的是_
OC
OC
,应记作
15.70
15.70
cm.
(2)该同学用重锤在OB段的运动来验证机械能守恒,已知当地的重力加速度g=9.80m/s2,他用AC段的平均速度作为跟B点对应的物体的即时速度,则该段重锤重力势能的减少量为
1.22m
1.22m
,而动能的增加量为
1.20m
1.20m
,(均保留3位有效数字,重锤质量用m表示).这样验证的系统误差总是使重力势能的减少量
大于
大于
动能的增加量,原因是
因为有摩擦生热,减少的重力势能一部分转化为内能
因为有摩擦生热,减少的重力势能一部分转化为内能

(3)另一位同学根据同一条纸带,同一组数据,也用重锤在OB段的运动来验证机械能守恒,不过他数了一下:从打点计时器打下的第一个点O数起,图中的B是打点计时器打下的第9个点.因此他用vB=gt计算跟B点对应的物体的即时速度,得到动能的增加量为
1.23m
1.23m
,这样验证时的系统误差总是使重力势能的减少量
小于
小于
动能的增加量,原因是
v是按照自由落体计算的,对应的下落高度比实际测得的高度要大.
v是按照自由落体计算的,对应的下落高度比实际测得的高度要大.
分析:(1)毫米刻度尺最小刻度是1mm,所以需要估读到下一位.
(2)动能的增加量:
1
2
mv2
,势能的减小量:mgh;由于物体下落过程中存在摩擦阻力,因此动能的增加量小于势能的减小量.
解答:解:(1)毫米刻度尺测量长度,要求估读即读到最小刻度的下一位.
这三个数据中不符合有效数字读数要求的是OC段:15.7,应记作15.70cm.
(2)重力势能减小量△Ep=mgh=9.8×0.1242m J=1.22mJ
中间时刻的瞬时速度等于该过程中的平均速度来求B的速度大小:
vB=
sAC
0.02×2
=1.55m/s
EkB=
1
2
m
v
2
B
=1.20mJ
由于物体下落过程中存在摩擦阻力,因此动能的增加量小于势能的减小量,
故填:大于;因为有摩擦生热,减少的重力势能一部分转化为内能
(3)EkB=
1
2
m
v
2
B
=
1
2
m(9.8×0.02×8)2
=1.23mJ
即:重力势能的减少量小于动能的增加量,原因是:v是按照自由落体计算的,实际运动不是自由落体运动,有阻力,对应的下落高度比实际测得的高度要大.
故答案为:(1)OC;15.70cm
(2)1.22m;1.20m;大于;因为有摩擦生热,减少的重力势能一部分转化为内能
(3)1.23m;小于;v是按照自由落体计算的,对应的下落高度比实际测得的高度要大.
点评:正确解答实验问题的前提是明确实验原理,从实验原理出发进行分析所需实验器材、实验步骤、所测数据等,会起到事半功倍的效果.
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