Question

18．為了驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，某同學(xué)在墻壁上固定了豎直的標(biāo)尺，讓小鋼球在標(biāo)尺附近無(wú)初速釋放，然后啟動(dòng)數(shù)碼相機(jī)的連拍功能，連拍兩張照片的時(shí)間間隔為T，得到了如圖所示的照片．測(cè)量出A、B、C、D、E相鄰兩點(diǎn)間的距離依次為L(zhǎng)₁、L₂、L₃、L₄，當(dāng)?shù)刂亓�加速度為g．
（1）為了獲得鋼球在C位置的動(dòng)能，需要求得經(jīng)C位置時(shí)的速度v_c，則v_c=$\frac{{L}_{2}+{L}_{3}}{2T}$．
（2）鋼球經(jīng)E位置時(shí)的速度表示為C．（填序號(hào)）
A．v_E=4gT    B．v_E=$\sqrt{2g（{L}_{1}+{L}_{2}+{L}_{3}+{L}_{4}）}$  C．v_E=$\frac{2{L}_{4}+{L}_{3}-{L}_{2}}{2T}$
（3）用B、E兩點(diǎn)驗(yàn)證鋼球的機(jī)械能是否相等，實(shí)際得到的關(guān)系式為 $\frac{1}{2}$mv_E²-$\frac{1}{2}$mv_B²＜mg（L₂+L₃+L₄）（填“＞”、“＜”或“=”），原因是鋼球下落過(guò)程中受到阻力．

Answer 1

分析 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C點(diǎn)的速度以及E點(diǎn)的速度．
鋼球在下落過(guò)程中，由于阻力的存在，重力勢(shì)能的減小量大于動(dòng)能的增加量．

解答 解：（1）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)速度知，${v}_{C}=\frac{{L}_{2}+{L}_{3}}{2T}$．
（2）設(shè)E與下面一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離為x，因?yàn)橄嗟葧r(shí)間內(nèi)的位移之差△x=L₃-L₂，則x=L₄+△x=L₄+L₃-L₂，
則E點(diǎn)的速度${v}_{E}=\frac{x+{L}_{4}}{2T}$=$\frac{2{L}_{4}+{L}_{3}-{L}_{2}}{2T}$．故選：C．
（3）鋼球動(dòng)能的增加量小于重力勢(shì)能的減小量，因?yàn)殇撉蛳侣涞倪^(guò)程中受到阻力．
故答案為：（1）$\frac{{L}_{2}+{L}_{3}}{2T}$，（2）C，（3）＜，鋼球下落過(guò)程中受到阻力．

點(diǎn)評(píng) 能夠清楚該實(shí)驗(yàn)的工作原理和實(shí)驗(yàn)步驟，熟練應(yīng)用勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律來(lái)解決紙帶問(wèn)題是力學(xué)實(shí)驗(yàn)中常見的問(wèn)題，難度不大．