(2017江西红色七校联考)图(1)为“验证机械能守恒”的实验装置,图(2)为实验中所打出的一条纸带,试回答下列问题:
(1)关于实验中的操作或结论正确的是
A.若为电磁打点计时器,则电源用220V、50Hz的交流电源
B.应先通电打点,后松开纸带
C.重锤只要选用体积很小的就行
D.本实验中重物重力势能的减少量一定小于动能的增加量
(2)若实验中所用重物的质量m=1.0Kg,打点时间间隔为0.02s,打出的纸带如图(2)所示,O为起始点,A、B、C为相邻的点,测得OA=0.78cm、OB=1.79cm、OC=3.14cm,查得当地的重力加速度g=9.80m/s2,则重物在B点时的动能EKB= J(保留三位有效数字),大多数学生的实验结果显示,重力势能的减少量大于动能的增加量,原因是 .
(3)某同学想用下述方法研究机械能是否守恒:在纸带上选取多个计数点,测量它们到起始点O的距离h,计算对应计数点的重物速度v,描绘v2﹣h图象,并做如下判断:若图象是一条过原点的直线,则重物下落过程中机械能守恒.请你分析论证该同学的判断依据是否正确 .
(1)B (2)0. 174,由于阻力的影响,(3)不正确.
(2)根据某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度求出B点的速度,从而得出动能的增加量.根据能量守恒分析重力势能减小量大于动能增加量的原因.B点的速度m/s=0.59m/s,则B点的动能=≈0.174J,重力势能的减少量大于动能的增加量,原因是阻力的影响,使得部分重力势能转化为内能.
(3)如果v2﹣h图象为直线,仅表示合力恒定,与机械能是否守恒无关.该同学的判断依据不正确.在重物下落h的过程中,若阻力f恒定,根据mgh﹣fh=,可得,则此时v2﹣h图象就是过原点的一条直线.所以要想通过v2﹣h图象的方法验证机械能是否守恒,还必须看图象的斜率是否接近2g.
知识拓展:
1.功与能
(1)区别功是过程量,能量是状态量,只能说处于某一状态的物体(或系统)具有多少能,而不能说这个物体(或系统) 具有多少功;功是能量转化的量度,决不能说“功是能的量度”。功和能是两个不同的概念,不可等同视之。
(2)联系功是能量转化的量度。做功的过程就是能量转化的过程,做了多少功,就有多少能量发生转化。
2.机械能守恒定律与能量守恒定律的区别
机械能守恒定律反映的是一个系统中只有重力和弹力做功,系统内物体的重力势能、弹性势能与动能可以相互转化.但总的机械能保持不变。能量守恒定律反映的是一个系统有机械能损失。但损失的机械能转变成其他形式的能,总的能量不变。
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