Question

14．某物理興趣小組為“驗(yàn)證動(dòng)能定理”和“測當(dāng)?shù)氐闹亓�加速度”，采用了如圖甲所示的裝置，其中m₁=50g、m₂=150g．開始時(shí)保持裝置靜止，然后釋放物塊m₂，m₂可以帶動(dòng)m₁拖著紙帶打出一系列的點(diǎn)，對紙帶上的點(diǎn)進(jìn)行測量，只要證明（m₂-m₁）gh=$\frac{1}{2}$（m₁+m₂）v²，即可驗(yàn)證動(dòng)能定理，同時(shí)也可測出重力加速度的數(shù)值，其中h為m₂的下落高度，v是對應(yīng)時(shí)刻m₁、m₂的速度大�。�某次實(shí)驗(yàn)打出的紙帶如圖乙所示，0是打下的第一個(gè)點(diǎn)，兩相鄰點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)沒有標(biāo)出，交流電頻率為50Hz．（以下計(jì)算結(jié)果均保留三位有效數(shù)字）
（1）系統(tǒng)的加速度大小為4.80m/s²，在打點(diǎn)0～5的過程中，系統(tǒng)動(dòng)能的增量△E₁=0.576J．
（2）某同學(xué)作出的$\frac{{v}^{2}}{2}$-h圖象如圖丙所示，若忽略一切阻力的情況下，則當(dāng)?shù)氐闹亓�加速度g=9.67m/s²．

Answer 1

分析 1、根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論公式△x=aT²可以求出加速度的大小，根據(jù)某段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度求出點(diǎn)5的速度，從而求出系統(tǒng)動(dòng)能的增加量．
2、根據(jù)圖象的物理意義可知物體的重力加速度大�。�

解答 解：（1）兩相鄰點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)沒有標(biāo)出，所以相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔T=0.1s，
根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論公式△x=aT²可以求出加速度的大小，得：
a=$\frac{{s}_{56}-{s}_{45}}{{T}^{2}}=\frac{0.2160-0.2640}{0.01}$m/s²=4.80 m/s²，
根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)中時(shí)間中點(diǎn)的速度等于該過程中的平均速度，可以求出打紙帶上5點(diǎn)時(shí)小車的瞬時(shí)速度大小為：v₅=$\frac{{s}_{56}+{s}_{45}}{{T}^{2}}=\frac{0.2160+0.2640}{0.2}$m/s=2.4m/s
物體的初速度為零，所以動(dòng)能的增加量為：△E_k=$\frac{1}{2}$（m₁+m₂）${{v}_{5}}^{2}$-0=0.576J；
（2）根據(jù)系統(tǒng)機(jī)械能守恒有：（m₂-m₁）gh=$\frac{1}{2}$（m₁+m₂）v²
則 $\frac{1}{2}$v²=$\frac{{m}_{2}-{m}_{1}}{{m}_{2}+{m}_{1}}$gh
知圖線的斜率k=$\frac{{m}_{2}-{m}_{1}}{{m}_{2}+{m}_{1}}$g=$\frac{5.8}{1.2}$
解得：g=9.67m/s²
故答案為：（1）4.80；0.576；（2）9.67

點(diǎn)評 要提高應(yīng)用勻變速直線的規(guī)律以及推論解答實(shí)驗(yàn)問題的能力，在平時(shí)練習(xí)中要加強(qiáng)基礎(chǔ)知識(shí)的理解與應(yīng)用．直線圖象中斜率和截距是我們能夠利用的信息．