利用如图b甲所示装置做“验证机械能守恒定律”实验。
图b
(1)除带夹子的重物、纸带、铁架台(含铁夹)、电磁打点计时器、导线及开关外,在下列器材中,不需要的器材是 。
A. 交流电源 B.刻度尺 C.天平(含砝码)
(2)实验中,先接通电源,再释放重物,得到如图乙所示的一条纸带。在纸带上选取三个连续打出的点A、B、C,测得它们到起始点O的距离分别为hA、hB、hC。已知当地重力加速度为g,打点计时器打点的周期为T,设重物的质量为m。写出从打点O到打点B的过程中,验证机械能守恒的式子: 。
(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图像,并做如下判断:若图像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是否正确:
。
(1)C
(2)
(3)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,可得,则此时图象就是过原点的一条直线。所以要想通过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
【解析】:(1)打点计时器需接交流电源,实验中需要用刻度尺测量点迹间的距离,从而求出瞬时速度以及重力势能的减小量。实验中验证动能的增加量和重力势能的减小量是否相等,质量可以约去,不需要用天平测量质量,故选C。
(2)从打O点到打B点的过程中,重物的重力势能变化量,B点的瞬时速度,则动能的增加量。故验证机械能守恒的表达式为。
(3)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,可得,则此时图象就是过原点的一条直线。所以要想通过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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