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    精英家教网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，如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10m/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） 5.59 5.08 4.58
    （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△Ep
     
    △Ek（选填“＞”“＜”或“=”），造成这种结果的主要原因是
     
    ．
    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=
    0.2166+0.1944
    2×0.05
    =4.08 m/s
    （2）根据重力做功和重力势能的关系有：
    △Ep=mg（h2+h3+h4）=0.2×10×（26.68+24.16+21.66）×10-2 J=1.42J
    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：
    v2=
    0.2668+0.2918
    2×0.05
    =5.59 m/s
    △Ek=
    1
    2
    m（v22-v52）=
    1
    2
    ×0.2×[（5.59）2-（4.08）2]J=1.46 J．
    （3）由上述计算得△Ep＜△Ek，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．
    故答案为：
    　（1）4.08．
    （2）1.42，1.46
    （3）＜，由于纸带和打点计时器的摩擦以及空气阻力的存在．
    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
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    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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