Question

15．用如圖1實驗裝置驗證m₁、m₂組成的系統(tǒng)機械能守恒．m₂從高處由靜止開始下落，m₁上拖著的紙帶打出一系列的點，對紙帶上的點跡進行測量，即可驗證機械能守恒定律．下圖給出的是實驗中獲取的一條紙帶：0是打下的第一個點，每相鄰兩計數點間還有4個點（圖中未標出），計數點間隔的距離如圖2所示．已知m₁=50g、m₂=150g，g取9.8m/s²，則：（結果保留兩位有效數字）
（1）在紙帶上打下記數點5時的速度v=2.4m/s；
（2）在打點0～5過程中系統(tǒng)動能的增量△E_K=0.58J，系統(tǒng)勢能的減少量△E_P=0.59J．由此得出的結論是在誤差允許的范圍內，m₁、m₂組成的系統(tǒng)機械能守恒．

Answer 1

分析 （1）根據在勻變速直線運動中時間中點的瞬時速度大小等于該過程中的平均速度，可以求出打下記數點5時的速度大��；
（2）根據物體的初末動能大小可以求出動能的增加量，根據物體重力做功和重力勢能之間的關系可以求出系統(tǒng)重力勢能的減小量，比較動能增加量和重力勢能減小量之間的關系可以得出機械能是否守恒；

解答 解：（1）根據在勻變速直線運動中時間中點的瞬時速度大小等于該過程中的平均速度，可知打第5個點時的速度為：
v₅=$\frac{{x}_{46}}{2T}$=$\frac{0.2160+0.2640}{2×0.1}$=2.4m/s；
（2）物體的初速度為零，所以動能的增加量為：△E_k=$\frac{1}{2}$mv${\;}_{5}^{2}$-0=$\frac{1}{2}×（0.05+0.15）×2．{4}^{2}$=0.58J；
重力勢能的減小量等于物體重力做功，故：△E_P=W=mgh=（0.05+0.15）×9.8×0.216=0.59J；
由此可知動能的增加量和勢能的減小量基本相等，因此在誤差允許的范圍內，m₁、m₂組成的系統(tǒng)機械能守恒．
故答案為：（1）2.4；  （2）0.58，0.59 在誤差允許的范圍內，m₁、m₂組成的系統(tǒng)機械能守恒

點評 本題全面的考查了驗證機械能守恒定律中的數據處理問題，要熟練掌握勻變速直線運動的規(guī)律以及功能關系，增強數據處理能力．