Question

【题目】某校两个课外活动小组分别用以下两种方法来验证机械能守恒定律。请阅读下列两段材料，完成后面问题。

第1小组：利用竖直上抛小球的频闪照片验证机械能守恒定律。图所示所标数据为实际距离，t0时刻刚好对应抛出点，该小组同学通过计算得到不同时刻的速度和速度的平方值如下表，当他们要计算重力势能的改变量时，发现不知道当地重力加速度，请你根据实验数据，按照下列要求计算出重力加速度。

（1）在所给的坐标纸上作出v2—h图象___________；

（2）分析说明，图象斜率的绝对值表示的物理意义是：

_____________________________________________________；

（3）由图象求得的重力加速度g=______m/s2（结果保留三位有效数字）。

第2小组：DIS实验是利用现代信息技术进行的实验。“用DIS研究机械能守恒定律”的实验装置如图甲所示，小组同学在实验中利用小铁球从很光洁的曲面上滚下，选择DIS以图象方式显示实验的结果，所显示的图象如图乙所示。图象的横轴表示小球距d点（最低点）的高度h，纵轴表示小铁球的重力势能EP、动能Ek或机械能E。试回答下列问题：

（1）图乙的图象中，表示小球的重力势能EP、动能Ek、机械能E随小球距d点的高度h变化关系的图线分别是___________（按顺序填写相应图线所对应的文字）；

（2）根据图乙所示的实验图象，可以得出的结论是：_____________________________。

Answer 1

【答案】2g；9.61；乙、丙、甲；忽略阻力作用小球下落过程机械能守恒；

【解析】

（1）根据描点法作出图象，如图所示：

竖直上抛运动只有重力做功，根据动能定理得：
mv2mv02＝mgh
则有：v2＝2gh+v02
所以图象斜率的绝对值表示的物理意义是2g；
由图象得：

所以g==9.61m/s2
（2）根据EP=mgh和动能定理可知，当高度增大时，重力做负功，EP=mgh增大，动能减小，而机械能不变，则乙表示重力势能EP，丙表示动能Ek，甲表示机械能E．
小球运动过程受到支持力和重力，拉支持力不做功，只有重力做功，小球的机械能守恒．故得出的结论是：在误差允许的范围内，在只有重力做功的情况下，小球的机械能守恒．