Question

【題目】利用圖1實(shí)驗(yàn)裝置探究重物下落過(guò)程中動(dòng)能與重力勢(shì)能的轉(zhuǎn)化問(wèn)題。

(1)實(shí)驗(yàn)操作步驟如下，請(qǐng)將步驟B補(bǔ)充完整：

A．按實(shí)驗(yàn)要求安裝好實(shí)驗(yàn)裝置；

B．使重物靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，接著先___，后__，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打下一系列的點(diǎn)；

C．圖為一條符合實(shí)驗(yàn)要求的紙帶，O點(diǎn)為打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的第一個(gè)點(diǎn)。分別測(cè)出若干連續(xù)點(diǎn)A、B、C…與O點(diǎn)之間的距離h1、h2、h3…。

(2)已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)周期為T，重物質(zhì)量為m，重力加速度為g，結(jié)合實(shí)驗(yàn)中所測(cè)得的h1、h2、h3，可得重物下落到B點(diǎn)時(shí)的速度大小為________，紙帶從O點(diǎn)下落到B點(diǎn)的過(guò)程中，重物增加的動(dòng)能為________，減少的重力勢(shì)能為________。

(3)取打下O點(diǎn)時(shí)重物的重力勢(shì)能為零，計(jì)算出該重物下落不同高度h時(shí)所對(duì)應(yīng)的動(dòng)能Ek和重力勢(shì)能Ep，建立坐標(biāo)系，橫軸表示h，縱軸表示Ek和Ep，根據(jù)數(shù)據(jù)在圖中已繪出圖線Ⅰ和圖線Ⅱ。已求得圖線Ⅰ斜率的絕對(duì)值k1=2.94J/m，請(qǐng)計(jì)算圖線Ⅱ的斜率k2=________J/m（保留三位有效數(shù)字）。重物和紙帶下落過(guò)程中所受平均阻力與重物所受重力的比值為________（用k1和k2表示）。

Answer 1

【答案】接通電源 釋放紙帶 mgh2 2.80

【解析】

(1)[1][2]如果先釋放紙帶后接通電源，有可能會(huì)出現(xiàn)小車已經(jīng)拖動(dòng)紙帶運(yùn)動(dòng)一段距離，電源才被接通，那么紙帶上只有很小一段能打上點(diǎn)，利用率太低，因此應(yīng)當(dāng)先接通電源后釋放紙帶。

(2)[3][4][5]B點(diǎn)的瞬時(shí)速度為

重物動(dòng)能的增加量為

重力勢(shì)能減小量為

(3)[6][7]取在O點(diǎn)重物的重力勢(shì)能為零，因?yàn)槌跷恢玫膭?dòng)能為零，則機(jī)械能為零，每個(gè)位置對(duì)應(yīng)的重力勢(shì)能和動(dòng)能互為相反數(shù)，即重力勢(shì)能的絕對(duì)值與動(dòng)能相等，而圖像的斜率不同，原因是重物和紙帶下落過(guò)程中需要克服阻力做功。根據(jù)圖中數(shù)據(jù)可得

根據(jù)動(dòng)能定理可得

變形后可得

又由于

由此可以得出

即

所以重物和紙帶下落過(guò)程中所受平均阻力和重物所受重力的比值為。