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某同学在验证机械能守恒定律的实验中,使重物自由下落,打点计时器在纸带上打出一系列...

某同学在验证机械能守恒定律的实验中,使重物自由下落,打点计时器在纸带上打出一系列的点,选取一条符合实验要求的纸带如图所示.O为纸带下落的起始点,ABC为纸带上选取的三个连续点.实验中所用重物的质量m2kg,打点计时器每隔T =002 s打一个点,当地的重力加速度g=98 m/s2

1)记录B点时,重物的速度vB_____m/s,(此空及后面两空均保留三位有效数字),重物动能EkB____J。从开始下落到至B点,重物的重力势能减少量是_____J,由此可得到的结论是                

2)该同学进一步分析发现重物动能的增量总是略小于重力势能的减少量,造成这一现象的原因可能是             。(写出一条合理的原因即可)

3)若该同学在实验时没有测量重物质量,是否能够正常完成实验?________(填不能

4)该同学在纸带上又选取了多个计数点,并测出了各计数点到第一个点O的距离h,算出了各计数点对应的速度v,若重物下落过程中机械能守恒,则以h为横轴,以为纵轴画出的图线应是如下图中的        ,图线的斜率表示          

 

(1)2.00,4.00,4.02,在误差允许的范围内重物在自由下落的过程中机械能守恒; (2)重物下落过程中受到空气阻力;纸带与限位框之间有摩擦等;(3)能;(4)C,重力加速度g。 【解析】 (1)利用匀变速直线运动的推论,那么,重力势能减小量△Ep=mgh=2.0×9.8×0.2050J=4.02 J.由此可得到的结论是:在实验允许范围内,重物的机械能守恒; (2)重物动能的增量总是略小于重力势能的减少量,原因是下落过程中需克服(限位孔对纸带的阻力及空气)阻力做功. (3)根据动能与重力势能表达式可知,均有质量,当列成等式时,质量可以约去,因此重物的质量可以不测量; (4)利用图线处理数据,从理论角度物体自由下落过程中机械能守恒可以得出:,即;所以以为纵轴,以h为横轴画出的图线应是过原点的倾斜直线,也就是图中的C.图线的斜率表示重力加速度g.
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