Question

【題目】某校兩個課外活動小組分別用以下兩種方法來驗證機械能守恒定律。請閱讀下列兩段材料，完成后面問題。

第1小組：利用豎直上拋小球的頻閃照片驗證機械能守恒定律。圖所示所標數據為實際距離，t0時刻剛好對應拋出點，該小組同學通過計算得到不同時刻的速度和速度的平方值如下表，當他們要計算重力勢能的改變量時，發現不知道當地重力加速度，請你根據實驗數據，按照下列要求計算出重力加速度。

（1）在所給的坐標紙上作出v2—h圖象___________；

（2）分析說明，圖象斜率的絕對值表示的物理意義是：

_____________________________________________________；

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

第2小組：DIS實驗是利用現代信息技術進行的實驗。“用DIS研究機械能守恒定律”的實驗裝置如圖甲所示，小組同學在實驗中利用小鐵球從很光潔的曲面上滾下，選擇DIS以圖象方式顯示實驗的結果，所顯示的圖象如圖乙所示。圖象的橫軸表示小球距d點（最低點）的高度h，縱軸表示小鐵球的重力勢能EP、動能Ek或機械能E。試回答下列問題：

（1）圖乙的圖象中，表示小球的重力勢能EP、動能Ek、機械能E隨小球距d點的高度h變化關系的圖線分別是___________（按順序填寫相應圖線所對應的文字）；

（2）根據圖乙所示的實驗圖象，可以得出的結論是：_____________________________。

Answer 1

【答案】2g；9.61；乙、丙、甲；忽略阻力作用小球下落過程機械能守恒；

【解析】

（1）根據描點法作出圖象，如圖所示：

豎直上拋運動只有重力做功，根據動能定理得：
mv2mv02＝mgh
則有：v2＝2gh+v02
所以圖象斜率的絕對值表示的物理意義是2g；
由圖象得：

所以g==9.61m/s2
（2）根據EP=mgh和動能定理可知，當高度增大時，重力做負功，EP=mgh增大，動能減小，而機械能不變，則乙表示重力勢能EP，丙表示動能Ek，甲表示機械能E．
小球運動過程受到支持力和重力，拉支持力不做功，只有重力做功，小球的機械能守恒．故得出的結論是：在誤差允許的范圍內，在只有重力做功的情況下，小球的機械能守恒．