题目内容
【题目】利用图实验装置探究重物下落过程中动能与重力势能的转化问题.
(1)实验操作步骤如下,请将步骤B补充完整:
A.按实验要求安装好实验装置;
B.使重物靠近打点计时器,接着先____________,后____________,打点计时器在纸带上打下一系列的点;
C.图为一条符合实验要求的纸带,O点为打点计时器打下的第一个点.分别测出若干连续点A、B、C…与O点之间的距离h1、h2、h3….
(2)已知打点计时器的打点周期为T,重物质量为m,重力加速度为g,结合实验中所测得的h1、h2、h3,可得重物下落到B点时的速度大小为________,纸带从O点下落到B点的过程中,重物增加的动能为________,减少的重力势能为________.
(3)取打下O点时重物的重力势能为零,计算出该重物下落不同高度h时所对应的动能Ek和重力势能Ep,建立坐标系,横轴表示h,纵轴表示Ek和Ep,根据数据在图中已绘出图线Ⅰ和图线Ⅱ.已求得图线Ⅰ斜率的绝对值k1=2.94 J/m,请计算图线Ⅱ的斜率k2=________J/m(保留三位有效数字).重物和纸带下落过程中所受平均阻力与重物所受重力的比值为________(用k1和k2表示).
(4)通过对k1和k2的比较分析,可得到的结论是(只要求写出一条):____________________.
【答案】接通电源 放开纸带
mgh2 2.80(2.73~2.87均可)
k2小于k1,动能的增加量小于重力势能的减少量
【解析】
(1)[1][2].B.使重物靠近打点计时器,接着先接通电源,后释放纸带,打点计时器在纸带上打下一系列的点;
(2)[3][4][5].重物下落到B点时的速度大小为
纸带从O点下落到B点的过程中,重物增加的动能为
减少的重力势能为
(3)[6][7].取打下O点时重物的重力势能为零,因为初位置的动能为零,则机械能为零,每个位置对应的重力势能和动能互为相反数,即重力势能的绝对值与动能相等,而图线的斜率不同,原因是重物和纸带下落过程中需要克服阻力做功.
根据图中的数据可以计算计算图线Ⅱ的斜率
根据动能定理得,
则
图线Ⅰ斜率
图线Ⅱ斜率
知k1-f=k2,则阻力f=k1-k2.
所以重物和纸带下落过程中所受平均阻力与重物所受重力的比值为.
(4)[8].通过对k1和k2的比较分析,k2小于k1,可得到的结论是:动能的增加量小于重力势能的减少量.
![](http://thumb2018.1010pic.com/images/loading.gif)
【题目】某学习小组利用图甲装置研究小车做匀变速直线运动的规律.
(1)实验时将打点计时器接到频率为50Hz的交流电源上,得到一条纸带,打出的部分计数点如图乙所示(每相邻两个计数点间还有4个点未画出).x1=4.09cm,x2= 4.91cm,x3= 5.69cm,x4=6.47cm,x5=7.28cm,x6=8.14cm.根据测量数据,分别计算了打点计时器在打B、C、D、E、F点时小车的速度,请将你计算所得的打C点时的速度填入表.
位置 | B | C | D | E | F |
v/(ms-1) | 0.45 | ___ | 0.61 | 0.69 | 0.77 |
(2)根据(1)中表格数据,以打A点时为计时起点,在坐标纸中画出小车运动的v-t图像_____.
(3)根据图像得出打A点时小车的速度为_____m/s;
(4)根据图像求得小车运动的加速度a=_____m/s2(结果保留一位有效数字).