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在“动能与重力势能的转化和守恒”的实验中,已知打点计时器所用的电源的频率为50 Hz,查得当地的重力加速度g=9.8 m/s2,测得所用的重物的质量m=1.0 kg.实验中得到一条点迹清晰的纸带,把第一个点记作O,另选连续的4个点A、B、C、D作为测量的点,如图2-3-4所示.经测量知道A、B、C、D各点到O点的距离分别为62.99 cm70.18 cm77.76 cm85.73 cm.根据以上数据,可知重物由O点运动到C点,重力势能的减少量等于____________J,动能的增加量等于____________J.(取三位有效数字)

图2-3-4

解析:先求出重物下落的距离和获得的速度,再求重物重力势能的减少量和动能的增加量.

C点至O点的距离    hC=77.76 cm=0.777 6 m

故重物由O点运动到C点重力势能的减少量为:-ΔEp=mghC=1×9.8×0.777 6 J≈7.62 J.

重物过C点的瞬时速度:vC= m/s=3.888 m/s,

故重物由O点运动到C点动能的增加量为:ΔEk=≈7.56 J.

答案:7.62   7.56

练习册系列答案
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在“动能与重力势能的转化和守恒”的实验中,选出一条纸带如图2-3-5所示,其中O点为起始点,A、B、C为三个计数点,打点计时器通以50 Hz交变电流,用毫米刻度尺测得OA=11.13 cm, OB=17.69 cm, OC=25.9 cm.

图2-3-5

(1)这三个数据中,不符合有效数字要求的是___________,应该写成___________cm.

(2)在计数点A和B之间、B和C之间还各有一个点,重物的质量为m kg.根据以上数据可知,当打点计时器打到B点时,重物的重力势能比开始下落时减少了___________J;这时它的动能为___________J.(g取9.80 m/s2

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在“动能与重力势能的转化和守恒”的实验中,如果以为纵轴,以h为横轴,根据实验数据绘出的图象应是什么形状才能验证机械能守恒定律,图线的斜率表示什么?

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在“动能与重力势能的转化和守恒”的实验中,产生误差的主要原因是(    )

A.重锤下落的实际高度大于测量值

B.重锤下落的实际高度小于测量值

C.重锤实际末速度大于gt(g为重力加速度,t为下落时间)

D.重锤实际末速度v小于gt

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在“动能与重力势能的转化和守恒”的实验中,所用电源的频率为50 Hz,某同学选择了一条理想的纸带,用刻度尺测量时各计数点对应刻度尺上的读数如图2-3-16所示.(图中O点是打点计时器打出的第一个点,A、B、C、D、E分别是每打两个点取出的计数点)

图2-3-16

根据纸带要求计算:

(1)重锤下落的加速度.

(2)若重锤的质量为m,则重锤从开始下落到打B点时,减少的重力势能是多少?

(3)重锤下落到打B点时增加的动能有多大?

(4)从(2)(3)的数据可得出什么结论?产生误差的主要原因是什么?

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