Question

2．利用如圖1所示的實驗裝置探究重錘下落過程中動能與重力勢能的轉(zhuǎn)化問題，實驗操作步驟如下：
A．按實驗要求安裝好實驗裝置；
B．使重錘靠近打點計時器；
C．同時接通電源和釋放紙帶，打點計時器在紙帶上打下一系列的點；
D．重復(fù)上述實驗步驟，得到多條紙帶，從中選取一條符合實驗要求的紙帶，O點為打點計時器打下的第一點，分別測出若干連續(xù)點A、B、C…與O點之間的距離．
（1）上述操作中錯誤的一項是C，應(yīng)該改為先接通電源，后釋放紙帶；
（2）已知打點計時器所用交流電源的頻率為50Hz，重錘質(zhì)量為m=0.1kg，重力加速度g=9.8m/s²，糾正實驗操作中錯誤后，得到一條較為理想的紙帶如圖2所示，O點為打點計時器打下的第一點，分別測得點A、B、C…與O點之間的距離h₁=19.20cm，h₂=23.23cm，h₃=27.65cm，則打點計時器打B點時重錘下落的速度大小為2.12m/s，打點計時器從打O點到打B點的過程中，重錘增加的動能為0.22J，減少的重力勢能為0.23J（結(jié)果均保留兩位小數(shù)）．

Answer 1

分析 本題考查了打點計時器的具體應(yīng)用，熟悉打點計時器的使用細(xì)節(jié)即可正確解答；
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B點的速度，從而得出動能的增加量，根據(jù)下降的高度求出重力勢能的減小量．

解答 解：（1）上述操作中錯誤的一項是C，應(yīng)先給打點計時器通電打點，后釋放紙帶，如果同時接通電源和釋放紙帶，由于小車運動較快，不利于數(shù)據(jù)的采集和處理，無法得到物體完整的運動情況，會對實驗產(chǎn)生較大的誤差．
（2）x_AC=27.65cm-19.20cm=（27.65-19.20）×10^-2 m；
h_OB=23.23cm=23.23×10^-2 m
根據(jù)勻變速直線運動中中間時刻的瞬時速度等于該過程中的平均速度，有：v_B=$\frac{{x}_{AC}}{2T}$=$\frac{27.65-19.20}{2×0.02}×1{0}^{-2}$=2.12m/s；
根據(jù)題意可知，動能的增量為：
△E_k=$\frac{1}{2}$mv_B²-0=$\frac{1}{2}$×0.1×2.12²J=0.22J；
重力做功等于重力勢能的減小量，因此有：
△E_P=mgh_OB=0.1×9.8×0.2323J=0.23J；
故答案為：（1）C，先接通電源，后釋放紙帶；（2）2.12，0.22，0.23．

點評 對于實驗操作步驟和注意事項我們要在實踐中去掌握理解；解決本題的關(guān)鍵知道實驗的原理，驗證重力勢能的減小量與動能的增加量是否相等．以及知道通過求某段時間內(nèi)的平均速度表示瞬時速度．