Question

2．利用如圖1所示的實(shí)驗(yàn)裝置探究重錘下落過程中動(dòng)能與重力勢(shì)能的轉(zhuǎn)化問題，實(shí)驗(yàn)操作步驟如下：
A．按實(shí)驗(yàn)要求安裝好實(shí)驗(yàn)裝置；
B．使重錘靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器；
C．同時(shí)接通電源和釋放紙帶，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打下一系列的點(diǎn)；
D．重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)步驟，得到多條紙帶，從中選取一條符合實(shí)驗(yàn)要求的紙帶，O點(diǎn)為打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的第一點(diǎn)，分別測(cè)出若干連續(xù)點(diǎn)A、B、C…與O點(diǎn)之間的距離．
（1）上述操作中錯(cuò)誤的一項(xiàng)是C，應(yīng)該改為先接通電源，后釋放紙帶；
（2）已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)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(shí)驗(yàn)操作中錯(cuò)誤后，得到一條較為理想的紙帶如圖2所示，O點(diǎn)為打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的第一點(diǎn)，分別測(cè)得點(diǎn)A、B、C…與O點(diǎn)之間的距離h₁=19.20cm，h₂=23.23cm，h₃=27.65cm，則打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打B點(diǎn)時(shí)重錘下落的速度大小為2.12m/s，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器從打O點(diǎn)到打B點(diǎn)的過程中，重錘增加的動(dòng)能為0.22J，減少的重力勢(shì)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(diǎn)計(jì)時(shí)器的具體應(yīng)用，熟悉打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的使用細(xì)節(jié)即可正確解答；
根據(jù)某段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度求出B點(diǎn)的速度，從而得出動(dòng)能的增加量，根據(jù)下降的高度求出重力勢(shì)能的減小量．

解答 解：（1）上述操作中錯(cuò)誤的一項(xiàng)是C，應(yīng)先給打點(diǎn)計(jì)時(shí)器通電打點(diǎn)，后釋放紙帶，如果同時(shí)接通電源和釋放紙帶，由于小車運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)情況，會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)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(yùn)動(dòng)中中間時(shí)刻的瞬時(shí)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(dòng)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(shì)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(diǎn)評(píng) 對(duì)于實(shí)驗(yàn)操作步驟和注意事項(xiàng)我們要在實(shí)踐中去掌握理解；解決本題的關(guān)鍵知道實(shí)驗(yàn)的原理，驗(yàn)證重力勢(shì)能的減小量與動(dòng)能的增加量是否相等．以及知道通過求某段時(shí)間內(nèi)的平均速度表示瞬時(shí)速度．