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某同学利用竖直上抛小球的频闪照片《验证机械能守恒定律》.频闪仪每隔0.05s闪光一次,图中所标数据为实际距离,该同学通过计算得到不同时刻的速度如下表(当地重力加速度取9.8m/s2,小球质量m=0.2kg,结果保留三位有效数字):
时刻 t2 t3 t4 t5
速度(m/s) 4.99 4.48 3.98
(1)由频闪照片上的数据计算t5时刻小球的速度为v5=
3.48
3.48
m/s;
(2)从t2到t5时间内,重力势能增量为△Ep=
1.24
1.24
J,动能减少量为△Ek=1.28J;
(3)在误差允许的范围内,若△Ep与△E k近似相等,从而验证了机械能守恒定律.由上述计算可得△Ep
△Ek(选填“>”、“<”或“=”),造成这种结果的主要原因是
存在空气阻力
存在空气阻力
分析:(1)在匀变速直线运动中,中间时刻的瞬时速度等于该过程中的平均速度,据此可以求t5时刻的速度大小;
(2)根据重力做功和重力势能之间的关系可以求出重力势能的减小量,根据起末点的速度可以求出动能的增加量;
(3)由于纸带和打点计时器的摩擦以及空气阻力的存在,导致动能的减小量没有全部转化为重力势能.
解答:解:(1)在匀变速直线运动中,中间时刻的瞬时速度等于该过程中的平均速度,所以有:
v5=
h4+h5
2T
=3.48m/s

故答案为:3.48.
(2)根据重力做功和重力势能的关系有:△Ep=mg(h2+h3+h4)=1.24J;
故答案为:1.24.
(3)由于纸带和打点计时器的摩擦以及空气阻力的存在,导致动能减小量没有全部转化为重力势能,因此△E p>△E k
故答案为:>,存在空气阻力.
点评:本题考查了验证机械能守恒定律中的数据处理方法,以及有关误差分析,尤其是误差分析是难点,要学会根据可能产生误差的原因进行分析.
练习册系列答案
相关习题

科目:高中物理 来源: 题型:

(1)通常用的游标卡尺,在游标上有20个小等分刻度,它们的总长度为19mm,它的每一分度与主尺的最小分度1mm相差
1
20
mm.如图所示为用20分度的游标卡尺测量一金属钢笔杆某处直径时的示数,则钢笔杆此处的直径为
1.055
1.055
cm.
(2)某同学利用竖直上抛小球的频闪照片验证机械能守恒定律.频闪仪每隔0.05s闪光一次,图中所标数据为实际距离,该同学通过计算得到不同时刻的速度如下表(当地重力加速度9.8m/s2,小球质量m=0.2kg,结果保留三位有效数字):
时刻 t2 t3 t4 t5
速度(m/s) 4.99 4.48 3.98
①由频闪照片上的数据计算t5时刻小球的速度v5=
3.48
3.48
m/s;
②从t2到t5时间内,重力势能增量△Ep=
1.24
1.24
J,动能减少量△Ek=
1.28
1.28
J;
③在误差允许的范围内,若△Ep与△Ek近似相等,从而验证了机械能守恒定律.由上述计算得△E p
△E k  (选填“>”、“<”或“=”),造成这种结果的主要原因是
纸带和打点计时器的摩擦以及空气阻力的存在
纸带和打点计时器的摩擦以及空气阻力的存在

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科目:高中物理 来源: 题型:阅读理解

(1)某课外活动小组利用竖直上抛运动验证机械能守恒定律.
①某同学用20分度游标卡尺测量小球的直径,读数如图甲所示,小球直径d=
 
cm.
②图乙所示弹射装置将小球竖直向上抛出,先后通过光电门A、B,计时装置测出小球通过A、B的时间分别为△tA、△tB.用刻度尺测出光电门A、B问的距离h,已知小球的质量为m,当地的重力加速度为g,在误差范围内,若公式
 
成立,就可以验证机械能守恒(用题目中给出的物理量符号表示).
(2)用下列器材组成一个电路,既能测量出电池组的电动势E和内阻r,又能描绘出小灯泡的伏安特性曲线.
A.电压表V1(量程6V,内阻很大)
B.电压表V2(量程3V,内阻很大)
C.电流表A(量程3A,内阻很小)
D.滑动变阻器尺(最大阻值10Ω,额定电流4A)
E.小灯泡(2A,5W)
F.电池组(电动势E,内阻r)
G.开关一只,导线若干
实验时,调节变阻器,多次测量,发现若电压表V1的示数变大,则电压表V2的示数变小.
①请将实验电路图在答题纸上图丙的虚线方框中补充完整.
②每一次操作后,同时记录电流表A、电压表V1和电压表V2的示数,组成两个坐标点(I1,U1)、(I1,U2),标到I-U坐标中,经过多次测量,最后描绘出两条图线,如图丁所示.则电池组的电动势E=
 
V,内阻r=
 
(结果保留两位有效数字).
③I-U坐标中画出的两条图线在P点(2.0A,2.5V)相交,此时滑动变阻器接入电路的阻值应为
 
Ω.
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科目:高中物理 来源: 题型:阅读理解

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.
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(1)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.如图所示,图中数据为实际距离,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,发现需要先计算当地重力加速度,请你根据实验数据,按照下列要求计算出重力加速度(忽略空气阻力的影响).
时刻 t1 t2 t3 t4 t5
速度v(m/s) 4.52 4.04 3.56 3.08 2.60
v2(m2/s2 20.43 16.32 12.67 9.49 6.76
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是
 
m/s2(结果保留三位有效数字).
(2)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块从很光洁的曲面上滑下,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.图象的横轴表示小铁块距d点(最低点)的高度h,纵轴表示小铁块的重力势能EP、动能Ek或机械能E.试回答下列问题:
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①图乙的图象中,表示小铁块的重力势能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:
 

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科目:高中物理 来源:不详 题型:问答题

(1)通常用的游标卡尺,在游标上有20个小等分刻度,它们的总长度为19mm,它的每一分度与主尺的最小分度1mm相差
1
20
mm.如图所示为用20分度的游标卡尺测量一金属钢笔杆某处直径时的示数,则钢笔杆此处的直径为______cm.
(2)某同学利用竖直上抛小球的频闪照片验证机械能守恒定律.频闪仪每隔0.05s闪光一次,图中所标数据为实际距离,该同学通过计算得到不同时刻的速度如下表(当地重力加速度9.8m/s2,小球质量m=0.2kg,结果保留三位有效数字):
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时刻 t2 t3 t4 t5
速度(m/s) 4.99 4.48 3.98
①由频闪照片上的数据计算t5时刻小球的速度v5=______m/s;
②从t2到t5时间内,重力势能增量△Ep=______J,动能减少量△Ek=______J;
③在误差允许的范围内,若△Ep与△Ek近似相等,从而验证了机械能守恒定律.由上述计算得△E p______△E k  (选填“>”、“<”或“=”),造成这种结果的主要原因是______.
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科目:高中物理 来源:2010-2011学年江苏省淮安市清浦区淮阴中学高三(上)周考物理试卷(解析版) 题型:解答题

(1)通常用的游标卡尺,在游标上有20个小等分刻度,它们的总长度为19mm,它的每一分度与主尺的最小分度1mm相差mm.如图所示为用20分度的游标卡尺测量一金属钢笔杆某处直径时的示数,则钢笔杆此处的直径为______cm.
(2)某同学利用竖直上抛小球的频闪照片验证机械能守恒定律.频闪仪每隔0.05s闪光一次,图中所标数据为实际距离,该同学通过计算得到不同时刻的速度如下表(当地重力加速度9.8m/s2,小球质量m=0.2kg,结果保留三位有效数字):
时刻t2t3t4t5
速度(m/s)4.994.483.98
①由频闪照片上的数据计算t5时刻小球的速度v5=______m/s;
②从t2到t5时间内,重力势能增量△Ep=______J,动能减少量△Ek=______J;
③在误差允许的范围内,若△Ep与△Ek近似相等,从而验证了机械能守恒定律.由上述计算得△E p______△E k  (选填“>”、“<”或“=”),造成这种结果的主要原因是______.

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