为了验证小球在竖直平面内摆动过程的机械能是否守恒

为了验证小球在竖直平面内摆动过程的机械能是否守恒

题目

为了验证小球在竖直平面内摆动过程的机械能是否守恒,利用如图(a)装置,不可伸长的轻绳一端系住一小球,另一端连接力传感器,小球质量为m,球心到悬挂点的距离为L,小球释放的位置到最低点的高度差为h,实验记录轻绳拉力大小随时间的变化如图(b),其中Fm是实验中测得的最大拉力值,重力加速度为g,请回答以下问题:

为了验证小球在竖直平面内摆动过程的机械能是否守恒

(1)小球第一次运动至最低点的过程,重力势能的减少量△Ep=___________,动能的增加量△Ek=___________。(均用题中所给字母表示)

(2)观察图(b)中拉力峰值随时间变化规律,试分析造成这一结果的主要原因:___________。

(3)为减小实验误差,实验时应选用密度___________(选填“较大”或“较小”)的小球。

【答案】(1).mgh(2).为了验证小球在竖直平面内摆动过程的机械能是否守恒 (3). 空气阻力做负功,机械能有损失(4). 较大

【解析】

【分析】

【详解】(1)[1]小球第一次摆动至最低点的过程,重心下降了h,则重力势能的减少量为

为了验证小球在竖直平面内摆动过程的机械能是否守恒

[2]小球第一次摆动至最低点,初速度为零,最低点速度为为了验证小球在竖直平面内摆动过程的机械能是否守恒,由牛顿第二定律有

为了验证小球在竖直平面内摆动过程的机械能是否守恒

而动能的增加量为为了验证小球在竖直平面内摆动过程的机械能是否守恒

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