用如图甲所示的实验装置验证m1、m2组成的系统机械能守恒。m2从高处由静止开始下落,m1上拖着的纸带通过打点计时器,打出一系列的点,对纸带上的点迹进行测量,即可验证机械能守恒定律。如图乙所示是实验中获取的一条纸带;0是打下的第一个点,每相邻两计数点间还有4个点(图中未标出),计数点间的距离已标注,打点计时器所接电源频率为50 Hz。已知m1=50 g、m2=150 g,则(计算结果均保留两位有效数字)
(1)在纸带上打下计数点5时的速度v5=________m/s。
(2)在打下第“0”点到打下第“5”点的过程中系统动能的增量ΔEk=________J,系统势能的减少量ΔEp=________J。(取当地的重力加速度g=10 m/s2)
(3)若某同学作出v2-h图像如图丙所示,则当地的重力加速度g=________ m/s2。
(1)2.4 (2)0.58 0.60 (3)9.7
【解析】:(1)由中间时刻的瞬时速度公式得:;
(2)根据动能公式可得:,减少的重力势能等于重力势能的增加量和重力势能的减少量之和,则:,故大小为0.60J。
(3)由机械能守恒公式可得:代入数据得:由图像斜率得:故。
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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