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: (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). (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
[2]小球第一次摆动至最低点,初速度为零,最低点速度为,由牛顿第二定律有
而动能的增加量为 联立解得