Question

①如圖甲所示，在利用重物自由下落“驗證機械能守恒定律”的實驗中，打點計時器所用電源頻率為50Hz，實驗要求打點計時器在打第一個點時釋放紙帶．甲、乙、丙三個學生分別用同一裝置各打出一條紙帶，量出各紙帶上第1、2兩點間的距離分別為0.48cm，0.19cm和0.18cm，肯定其中一個學生在操作上有錯誤，該同學是

甲

．其錯誤的操作是

先釋放重物后接通電源

．

②現選擇乙同學打出的紙帶如圖乙所示，打下E點時重物的動能E_k=

0.295J

；從打下A點到打下E點過程中重物的重力勢能減少△E_p=

0.304J

．（重物的質量為1kg，當地重力加速度為9.8m/s²，本題計算結果保留3位有效數字）

Answer 1

分析：做自由下落物體在0.02s內下落的高度大約2mm，從而確定甲在操作上錯誤．1、2兩個點的距離偏大，可知初速度不為零，操作的錯誤在于先釋放重物后接通電源．
根據某段時間內的平均速度等于中間時刻的瞬時速度求出E點的速度，從而求出E點的動能，根據下落的高度求出重力勢能的減小量．

解答：解：①若物體做自由下落，在0.02s內的位移大約在2mm左右，可見甲同學的操作錯誤，使得重物的初速度不為零，即先釋放重物后接通電源．
②E點的速度vE=

(4.80-1.73)×10-2

0.04

m/s=0.7675m/s．則E點的動能Ek=

1

2

mvE2=

1

2

×1×0.76752≈0.295J．
重物重力勢能的減小量△E_p=mgh=1×9.8×0.0310J≈0.304J．
故答案為：①甲，先釋放重物后接通電源；
②0.295J，0.304J

點評：利用勻變速直線的規律以及推論解答實驗問題的能力，在平時練習中要加強基礎知識的理解與應用，提高解決問題能力．要注意單位的換算和有效數字的保留．