Question

【題目】某校兩個(gè)課外活動(dòng)小組分別用以下兩種方法來(lái)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。請(qǐng)閱讀下列兩段材料，完成后面問(wèn)題。

第1小組：利用豎直上拋小球的頻閃照片驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。圖所示所標(biāo)數(shù)據(jù)為實(shí)際距離，t0時(shí)刻剛好對(duì)應(yīng)拋出點(diǎn)，該小組同學(xué)通過(guò)計(jì)算得到不同時(shí)刻的速度和速度的平方值如下表，當(dāng)他們要計(jì)算重力勢(shì)能的改變量時(shí)，發(fā)現(xiàn)不知道當(dāng)?shù)刂亓�加速度，�?qǐng)你根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，按照下列要求計(jì)算出重力加速度。

（1）在所給的坐標(biāo)紙上作出v2—h圖象___________；

（2）分析說(shuō)明，圖象斜率的絕對(duì)值表示的物理意義是：

_____________________________________________________；

（3）由圖象求得的重力加速度g=______m/s2（結(jié)果保留三位有效數(shù)字）。

第2小組：DIS實(shí)驗(yàn)是利用現(xiàn)代信息技術(shù)進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)。“用DIS研究機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示，小組同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中利用小鐵球從很光潔的曲面上滾下，選擇DIS以圖象方式顯示實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，所顯示的圖象如圖乙所示。圖象的橫軸表示小球距d點(diǎn)（最低點(diǎn)）的高度h，縱軸表示小鐵球的重力勢(shì)能EP、動(dòng)能Ek或機(jī)械能E。試回答下列問(wèn)題：

（1）圖乙的圖象中，表示小球的重力勢(shì)能EP、動(dòng)能Ek、機(jī)械能E隨小球距d點(diǎn)的高度h變化關(guān)系的圖線分別是___________（按順序填寫相應(yīng)圖線所對(duì)應(yīng)的文字）；

（2）根據(jù)圖乙所示的實(shí)驗(yàn)圖象，可以得出的結(jié)論是：_____________________________。

Answer 1

【答案】2g；9.61；乙、丙、甲；忽略阻力作用小球下落過(guò)程機(jī)械能守恒；

【解析】

（1）根據(jù)描點(diǎn)法作出圖象，如圖所示：

豎直上拋運(yùn)動(dòng)只有重力做功，根據(jù)動(dòng)能定理得：
mv2mv02＝mgh
則有：v2＝2gh+v02
所以圖象斜率的絕對(duì)值表示的物理意義是2g；
由圖象得：

所以g==9.61m/s2
（2）根據(jù)EP=mgh和動(dòng)能定理可知，當(dāng)高度增大時(shí)，重力做負(fù)功，EP=mgh增大，動(dòng)能減小，而機(jī)械能不變，則乙表示重力勢(shì)能EP，丙表示動(dòng)能Ek，甲表示機(jī)械能E．
小球運(yùn)動(dòng)過(guò)程受到支持力和重力，拉支持力不做功，只有重力做功，小球的機(jī)械能守恒．故得出的結(jié)論是：在誤差允許的范圍內(nèi)，在只有重力做功的情況下，小球的機(jī)械能守恒．