Question

10．用如圖所示的裝置來(lái)探究自由落體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中動(dòng)能與勢(shì)能的轉(zhuǎn)化和守恒，某同學(xué)按圖示安裝儀器，并打出來(lái)一條紙帶，圖中O點(diǎn)是打出的第一個(gè)點(diǎn)跡，A、B、C、D、E、F、G是依次打出的點(diǎn)，量出OF間的距離為h，EG之間的距離為s．已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的周期為T，重物的質(zhì)量為m，當(dāng)?shù)氐闹亓�加速度為g．則打F點(diǎn)時(shí)重物速度的大小為$\frac{s}{2T}$，從打O點(diǎn)到打F點(diǎn)過(guò)程中，重物重力勢(shì)能的減少量為mgh、重物動(dòng)能的增加量為$\frac{m{s}^{2}}{8{T}^{2}}$．

Answer 1

分析 紙帶實(shí)驗(yàn)中，若紙帶勻變速直線運(yùn)動(dòng)，測(cè)得紙帶上的點(diǎn)間距，利用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論，可計(jì)算出打出某點(diǎn)時(shí)紙帶運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度，進(jìn)一步求出物體的動(dòng)能變化，根據(jù)下落高度計(jì)算重力勢(shì)能的變化．

解答 解：從打O點(diǎn)到打F點(diǎn)過(guò)程中，據(jù)重力勢(shì)能的定義式得重力勢(shì)能減小量為：△E_p=mgh
利用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論得F點(diǎn)的速度為：v_F=$\frac{{x}_{EG}}{{t}_{EG}}$=$\frac{\frac{s}{2}}{T}$=$\frac{s}{2T}$
動(dòng)能的變化量大小為：△E_k=$\frac{1}{2}$m${v}_{F}^{2}$-0=$\frac{m{s}^{2}}{8{T}^{2}}$
故答案為：$\frac{s}{2T}$，mgh，$\frac{m{s}^{2}}{8{T}^{2}}$．

點(diǎn)評(píng) 帶問(wèn)題的處理是力學(xué)實(shí)驗(yàn)中常見(jiàn)的問(wèn)題．我們可以紙帶法實(shí)驗(yàn)中，若紙帶勻變速直線運(yùn)動(dòng)，測(cè)得紙帶上的點(diǎn)間距，利用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論，可計(jì)算出打出某點(diǎn)時(shí)紙帶運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度；要知道重物帶動(dòng)紙帶下落過(guò)程中能量轉(zhuǎn)化的過(guò)程和能量守恒．