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16.用落體法驗證機械能守恒定律時,某同學(xué)按照正確的操作選得紙帶如圖,其中O是起始點,A、B、C是打點計時器連續(xù)打下的3個點.該同學(xué)用毫米刻度尺測量O到A、B、C各點的距離,并記錄在圖中,打點計時器的工作頻率為50Hz.

(1)這三個數(shù)據(jù)中不符合有效數(shù)字讀數(shù)要求的是15.7cm,應(yīng)記作15.70cm.
(2)該同學(xué)用重錘在OB段的運動來驗證機械能守恒,用AC段的平均速度作為跟B點對應(yīng)的物體的瞬時速度,則該段運動過程中重錘重力勢能的減少量為0.122J,而動能的增加量為0.120J.(均保留3位有效數(shù)字,已知當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭=9.8m/s2,重錘質(zhì)量為100g)
(3)這樣驗證的系統(tǒng)誤差總是使重力勢能的減少量大于  動能的增加量,原因是因為有摩擦生熱,減少的重力勢能一部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能.
(4)以B點為例說明怎樣判斷重錘下落過程中機械能守恒?若重錘下落h,到達B點的過程中子彈的動能與減小的機械能相等,則機械能守恒.

分析 根據(jù)重錘下落的高度求出重力勢能的減小量,根據(jù)某段時間內(nèi)的平均速度等于中間時刻的瞬時速度得出B點的瞬時速度,從而得出動能的增加量.依據(jù)機械能守恒的體積以及相應(yīng)的結(jié)論判定機械能是否守恒即可.

解答 解:(1)刻度尺的讀數(shù)需讀到最小刻度的后一位,三個數(shù)據(jù)中不符合有效數(shù)字讀數(shù)要求的是:15.7cm.正確的讀數(shù)應(yīng)該是:15.70cm
(2)對于OB段,重錘重力勢能的減小量△Ep=mghOB=0.1×9.80×0.1242J≈0.122J;
B點的瞬時速度vB=xAC2T=15.79.51×1020.04=1.55m/s,則動能的增加量Ek=12mv2=12×0.1×1.552=0.120J.
(3)重力勢能的減小量大于動能的增加量,原因是減小的重力勢能一部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能.
(4)根據(jù)以上的分析可知,若重錘下落h,到達B點的過程中子彈的動能與減小的機械能相等,則機械能守恒.
故答案為:(1)15.7cm,15.70cm;(2)0.122 J,0.120 J;(3)大于,因為有摩擦生熱,減少的重力勢能一部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能.(4)若重錘下落h,到達B點的過程中子彈的動能與減小的機械能相等,則機械能守恒.

點評 紙帶問題的處理時力學(xué)實驗中常見的問題.我們可以紙帶法實驗中,若紙帶勻變速直線運動,測得紙帶上的點間距,利用勻變速直線運動的推論,可計算出打出某點時紙帶運動的瞬時速度和加速度,這是紙帶法實驗中考查的重點.

練習(xí)冊系列答案
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A.如果v0不同,該運動員落到雪坡時的位置不同,速度方向也不同
B.如果v0不同,該運動員落到雪坡時的位置相同,但速度方向不同
C.運動員落到雪坡時的速度大小是\frac{v_0}{cosθ}
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(1)棒ab在離開磁場下邊界時的速度;
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