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(2014•济宁二模)某同学想测出济宁当地的重力加速度g,并验证机械能守恒定律.为了减小误差他设计了一个实验如下:将一根

来源:学生作业帮 编辑:作业帮 分类:综合作业 时间:2024/05/12 15:53:40
(2014•济宁二模)某同学想测出济宁当地的重力加速度g,并验证机械能守恒定律.为了减小误差他设计了一个实验如下:将一根长直铝棒用细线悬挂在空中(如图甲所示),在靠近铝棒下端的一侧固定电动机M,使电动机转轴处于竖直方向,在转轴上水平固定一支特制笔N,借助转动时的现象,将墨汁甩出形成一条细线.调整笔的位置,使墨汁在棒上能清晰地留下墨线.启动电动机待转速稳定后,用火烧断悬线,让铝棒自由下落,笔在铝棒上相应位置留下墨线.图乙是实验时在铝棒上所留下的墨线,将某条合适的墨线A作为起始线,此后每隔4条墨线取一条计数墨线,分别记作B、C、D、E.将最小刻度为毫米的刻度尺的零刻度线对准A,此时B、C、D、E对应的刻度依次为14.68cm,39.15 cm,73.41 cm,117.46 cm.已知电动机的转速为3000 r/min.求:
①相邻的两条计数墨线对应的时间间隔为______s;
②由实验测得济宁当地的重力加速度为______m/s2;(结果保留三位有效数字)
③该同学计算出划各条墨线时的速度v,以v2为纵轴,以各条墨线到墨线A的距离h为横轴,描点连线,得出了如图丙所示的图象,据此图象______(填“能”或“不能”)验证机械能守恒定律,图线斜率的含义是______图线不过原点的原因是______.
(1)电动机的转速为3000 r/min=50r/s,可知相邻两条墨线的时间间隔为0.02s,每隔4条墨线取一条计数墨线,则相邻的两条计数墨线对应的时间间隔为0.1s;
(2)xBC=39.15-14.68cm=24.47cm,xCD=73.41-39.15cm=34.26cm,xDE=117.46-73.41cm=44.05cm,可知连续相等时间内的位移之差△x=9.79cm,根据△x=gT2得,g=
△x
T2=
9.79×10−2
0.01=9.79m/s2.
(3)根据mgh=
1
2mv2−
1
2mv02得,v2=v02+2gh,若v2-h图线为直线,则机械能守恒.所以此图象能验证机械能守恒.
图线的斜率为2g,图线不过原点的原因是A点对应的速度不为零.
故答案为:(1)0.1,(2)9.79,(3)能,2g,A点对应速度不为零.
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