Question

【題目】利用圖實(shí)驗(yàn)裝置探究重物下落過程中動(dòng)能與重力勢能的轉(zhuǎn)化問題．

(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)的過程中，重物增加的動(dòng)能為________，減少的重力勢能為________．

(3)取打下O點(diǎn)時(shí)重物的重力勢能為零，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＝2.94 J/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)．

(4)通過對(duì)k1和k2的比較分析，可得到的結(jié)論是(只要求寫出一條)：____________________.

Answer 1

【答案】接通電源 放開紙帶 mgh2 2.80(2.73～2.87均可) k2小于k1，動(dòng)能的增加量小于重力勢能的減少量

【解析】

（1）[1][2]．B．使重物靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，接著先接通電源，后釋放紙帶，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打下一系列的點(diǎn)；

（2）[3][4][5]．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)的過程中，重物增加的動(dòng)能為

減少的重力勢能為

（3）[6][7]．取打下O點(diǎn)時(shí)重物的重力勢能為零，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)的重力勢能和動(dòng)能互為相反數(shù)，即重力勢能的絕對(duì)值與動(dòng)能相等，而圖線的斜率不同，原因是重物和紙帶下落過程中需要克服阻力做功．
根據(jù)圖中的數(shù)據(jù)可以計(jì)算計(jì)算圖線Ⅱ的斜率

根據(jù)動(dòng)能定理得，

則

圖線Ⅰ斜率

圖線Ⅱ斜率

知k1-f=k2，則阻力f=k1-k2．
所以重物和紙帶下落過程中所受平均阻力與重物所受重力的比值為．

（4）[8]．通過對(duì)k1和k2的比較分析，k2小于k1，可得到的結(jié)論是：動(dòng)能的增加量小于重力勢能的減少量．