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：

(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