Question

2．在“探究外力做功與動能改變的關(guān)系”的實驗中，打點計時器所用電源頻率為50Hz，當?shù)刂亓�加速度的值�?.80m/s²，測得所用重物的質(zhì)量為1.00kg．若按實驗要求正確地選出紙帶進行測量，圖中各個相鄰的計數(shù)點間還有一個點沒有畫出來，測量得A、B、C三個計數(shù)點到第一個點O的距離如圖所示，單位均是cm，那么（計算結(jié)果均保留三位有效數(shù)字）：
①紙帶的左端與重物相連（填左或右）；
②打點計時器打下計數(shù)點B時，物體的速度v_B=1.50m/s
③從起點O到打下計數(shù)點B的過程中重力做功是W_G=1.18J，此過程中物體動能的增加量是△E_k=1.13J；
④通過計算，數(shù)值上W_G＞△E_k（填“＞”“=”或“＜”）
⑤實驗的結(jié)論是在誤差允許范圍內(nèi)合外力做功等于動能變化量．

Answer 1

分析 紙帶隨重物一起做加速運動，根據(jù)紙帶上所打點之間的距離可以判斷物塊與紙帶的那端相連，紙帶實驗中，若紙帶勻變速直線運動，測得紙帶上的點間距，利用勻變速直線運動的推論，可計算出打出某點時紙帶運動的瞬時速度，從而求出動能．根據(jù)功能關(guān)系得重力勢能減小量等于重力做功的數(shù)值．

解答 解：（1）物體做加速運動，由紙帶可知，紙帶上所打點之間的距離越來越大，這說明物體與紙帶的左端相連．
（2）利用勻變速直線運動的推論
v_B=$\frac{{x}_{AC}}{2t}=\frac{0.1901-0.701}{2×2×0.02}=1.50$m/s
（3）重物由0點運動到B點時，重物的重力勢能的減少量△Ep=mgh=1.0×9.8×0.1505 J=1.18J．
E_kB=$\frac{1}{2}m{v}_{B}^{2}=\frac{1}{2}×1×1.5{0}^{2}$=1.13J
（4）通過計算，數(shù)值上W_G＞△E_k
（5）在實驗誤差范圍內(nèi)，重物的重力勢能的減少量等于動能的增加量，所以在實驗誤差范圍內(nèi)，機械能守恒．
故答案為：①左；②1.50m/s；③1.18J，1.13J；④＞；⑤在誤差允許范圍內(nèi)合外力做功等于動能變化量．

點評 運用運動學公式和動能、重力勢能的定義式解決問題是該實驗的常規(guī)問題．要注意單位的換算．
要知道重物帶動紙帶下落過程中能量轉(zhuǎn)化的過程和能量守恒．