某研究性学习小组用如图(a)所示装置验证机械能守恒定律。让一个摆球由静止开始从A位置摆到B位置,若不考虑空气阻力,小球的机械能应该守恒,即,但直接测量摆球到达B点的速度

◎ 题目

某研究性学习小组用如图(a)所示装置验证机械能守恒定律。让一个摆球由静止开始从A位置摆到B位置,若不考虑空气阻力,小球的机械能应该守恒,即,但直接测量摆球到达B点的速度v比较困难,现利用平抛的特性来间接地测出v。

如图(a)中,悬点正下方一竖直立柱上 放置一个与摆球完全相同的小球(OB等于摆线长),当悬线摆至B处,摆球与小球发生完全弹性碰撞(速度互换),被碰小球由于惯性向前飞出作平抛运动。在地面上放上白纸,上面覆盖着复写纸,当小球落在复写纸上时,会在下面白纸上留下痕迹。用重锤线确定出A、B点的投影点N、M。重复实验10次(小球每一次都从同一点由静止释放),球的落点痕迹如图(b)所示,图中米尺水平放置,零刻度线与M点对齐。用米尺量出AN的高度h1、BM的高度h2,算出A、B两点的竖直距离,再量出M、C之间的距离x,即可验证机械能守恒定律。(已知重力加速度为g,两球的质量均为m。)
(1)根据图(b)可以确定小球平抛时的水平射程为          m。
(2)用题中所给字母表示出小球平抛时的初速度v0 =          
(3)此实验中,小球从A到B过程重力势能的减少量ΔEP =        ,动能的增加量EK=  
若要验证此过程中摆球的机械能守恒,实验数据应满足一个怎样的关系          。(用题中的符号表示)

◎ 答案

(1) 0 .646~0.653 (2)  (3)mg(h1-h2)     mg(h1-h2)=x2

◎ 解析


试题分析:(1)根据刻度尺的读数原则,可知其读数为:65.0cm.即0.650m
(2)物体从B点平抛,所以有:   ① ②联立①②解得:
(3)重力势能的减小量等于重力做功:
动能增量为:
实验中应满足减小的重力势能和动能增加是相同的,
点评:(1)注意读数时要进行估读.(2)根据平抛运动规律可以求出初速度的大小.(3)根据重力做功和重力势能的关系可求出重力势能的减小量,根据水平速度的大小可以求出动能的增量.

◎ 知识点

    专家分析,试题“某研究性学习小组用如图(a)所示装置验证机械能守恒定律。让一个摆球由静止开始从A位置摆到B位置,若不考虑空气阻力,小球的机械能应该守恒,即,但直接测量摆球到达B点的速度…”主要考查了你对  【实验:练习使用示波器】,【实验:测绘小灯泡的伏安特性曲线】,【实验:伏安法测电阻】,【实验:探究影响导体电阻的因素】  等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”,你可以点击相应的链接进行查看和学习。

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