Question

19．利用图1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，接着先接通电源，后放开纸带，打点计时器在纸带上打下一系列的点；（填“放开纸带”或“接通电源”）
C．图2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，O点与第2点的距离约为2mm，分别测出若干连续点A、B、C…与O点之间的距离h_A、h_B、h_C…．
（2）验证机械能是否守恒时，两点间的时间间隔为T，重力加速度为g，|△E_p|表示O点至C点过程重物重力势能减少量，△E_k表示O点至C点过程重物动能的增加量，实验中计算C点的速度，甲同学用v_C=7gT来计算，可以推断|△E_p|＜△E_k（填“＞”或“=”或“＜”）；乙同学用v_C=$\frac{{h}_{D}-{h}_{B}}{2T}$来计算，可以推断|△E_p|＞△E_k（填“＞”或“=”或“＜”）；丙同学用v_C=$\sqrt{2g{h}_{C}}$来计算，可以推断|△E_p|=△E_k（填“＞”或“=”或“＜”）．其中乙同学的计算方法更符合实验要求．

Answer 1

分析 实验时，应先接通电源再释放纸带，重物靠近打点计时器．
根据某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度求出B点的速度，根据连续相等时间内的位移之差是一恒量求出重力加速度的大小；注意不能根据v²=2gh以及v=gt来求解速度和动能．

解答 解：（1）为了有效地使用纸带，重物应靠近打点计时器，实验时先接通电源，待打点稳定后再放开纸带；
（2）甲同学用v_C=7gT来计算C点的速度，由于实际下落中受到空气阻力，下落加速度小于g，故算出的速度大于实际速度，因此可知动能的变化量大于重力势能减小量；
乙同学利用平均速度求C点的速度，由于空气阻力作用，减小的重力势能一定大于增加的动能；
丙同学利用v_C=$\sqrt{2g{h}_{C}}$计算，则可知，mgh=$\frac{1}{2}$mv_C²；因此减小的重力势能等于增加的动能；
其中乙同学的处理符合实际情况，更符合实际实验要求．
故答案为：（1）接通电源；放开纸带； （2）＜；＞；=；乙

点评 本题考查验证机械能守恒定律的实验，要注意明确实验原理，会分析实验误差，能正确求解动能的增加量．