Question

【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)：____________________.

Answer 1

【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．