Question

18．某同學(xué)用圖1所示裝置探究重力勢能與動能轉(zhuǎn)化關(guān)系的實驗，實驗中的某紙帶如圖2所示，

（1）如圖2，A、B、C、D、E為紙帶上連續(xù)的五個點，O為起始點，各點的距離分別為AB=24.0mm，BC=28.0mm，CD=32.0mm，DE=36.0mm，已知打點計時器所用交流電源的頻率為50Hz．重錘的質(zhì)量為m=0.2kg，則打點計時器在打C點時，物體的速度為1.50m/s，從O到C動能的增加量為0.225J，實際中物體重力勢能的減少量一定＞動能增加量（填“＞”“＜”或“=”）．（計算中g(shù) 取9.8m/s²，結(jié)果都保留三位有效數(shù)字）
（2）若甲、乙、丙三名同學(xué)得到的紙帶，它們前兩個點間的距離分別是1.8mm、1.9mm、4.0mm．那么一定存在操作錯誤的同學(xué)是丙，錯誤原因可能是先放紙帶后接通電源．

Answer 1

分析 根據(jù)某段時間內(nèi)的平均速度等于中間時刻的瞬時速度求出C點的瞬時速度，從而得出重錘下落到C點的動能．根據(jù)下落的高度求出重力勢能的減小量．
當(dāng)物體自由下落時，第一、二兩點之間的距離為h=$\frac{1}{2}$gt²≈2mm，由此可正確解答．

解答 解：（1）利用勻變速直線運動的推論得
v_C=$\frac{0.028+0.032}{2×0.02}$=1.50m/s，
從O到C動能的增加量為△E_k=$\frac{1}{2}×0.2×$（1.5）²=0.225J
由于存在摩擦阻力，所以實際中物體重力勢能的減少量一定＞動能增加量．
（2）當(dāng)物體自由下落時，第一、二兩點之間的距離為：h=$\frac{1}{2}$gt²≈2mm，由此可知乙同學(xué)的紙帶最為理想，丙同學(xué)所得出的紙帶，開始兩點之間的距離明顯大于2mm，著說明他在操作過程中開始打點時，紙帶已經(jīng)具有了速度，可能原因是先釋放重物，后接通電源（或釋放紙帶初速度不為零等）．
故答案為：（1）1.50，0.225，＞
（2）丙；先放紙帶后接通電源

點評 解答本題的關(guān)鍵是明確實驗原理，以及掌握紙帶的處理方法，會通過紙帶求解瞬時速度，從而得出動能的變化量．