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如图1所示,将包有白纸的圆柱棒总质量为m替代纸带和重物,蘸有颜料的毛笔固定在马达上并随之转动,使之替代打点计时器.当烧断挂圆柱的线后,圆柱棒竖直自由落下,毛笔就在圆柱棒

题目详情
如图1所示,将包有白纸的圆柱棒总质量为m替代纸带和重物,蘸有颜料的毛笔固定在马达上并随之转动,使之替代打点计时器.当烧断挂圆柱的线后,圆柱棒竖直自由落下,毛笔就在圆柱棒面上的纸上画出记号,如图2所示.测得记号之间的距离依次为26mm、42mm、58mm、74mm、90mm、106mm,已知马达铭牌上有“1500r/min”字样,由此验证机械能守恒.由以上内容回答下列问题:

(1)毛笔画的线距时间间隔T=______,图2中圆柱棒的______端是悬挂端.(填“左”或“右”)
(2)根据图中所给数据,可知毛笔画下记号C时,圆柱棒下落速度VC=______,画下记号D时,圆柱棒下落速度VD=______,动能的变化量为______,在这段位移上,圆柱棒重力势能的变化为______,由此可得出结论为______.
▼优质解答
答案和解析
(1)毛笔画相邻两条线的时间间隔为电动机的转动周期,
已知电动机铭牌上标有“1500r/min”字样,即每秒转25周,
所以时间间隔为:T=
1
25
=0.04s.
圆柱下落过程中,毛笔依次从圆柱的下端往上端画,随着时间圆柱是加速运动,
在图b中圆柱的左端速度较大,右端速度较小,所以图b中的圆柱棒的左端是悬挂端.
(2)匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度,因此有:
vC=
0.058+0.042
2×0.04
=1.25m/s
vD=
0.074+0.058
2×0.04
=1.65m/s
C、D之间棒的动能的变化量为△EK=EkD-EkC=
1
2
m((1.65)2-(1.25)2)=0.58m J
根据重力势能的定义式得:
重力势能减小量△Ep=mgh=1.0×9.8×0.058J=0.58m  J.
由此可得出结论为实验误差允许范围内,重物下落过程中重力势能的减少量等于动能的增加量,机械能守恒
故答案为:(1)0.04s;左
(2)1.25m/s; 1.65m/s;0.58m J;0.58m J;实验误差允许范围内,重物下落过程中重力势能的减少量等于动能的增加量,机械能守恒.
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