精英家教網(wǎng)使用如圖所示的裝置來探究自由落體運動過程中動能與勢能的轉(zhuǎn)化與守恒，某同學(xué)按圖示安裝儀器，并打出來的一條紙帶，圖中O點是打出的第一個點跡，A、B、C、D、E、F、G是依次打出的點，量出OF間的距離為h，EG之間的距離為s．已知電火花計時器的打點頻率是f，重物的質(zhì)量為m，當?shù)氐闹亓铀俣葹間．則從打O點到打F點過程中，重物重力勢能的變化量大小為
 
、動能的變化量大小為
 
．
分析：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，進一步求出物體的動能變化，根據(jù)下落高度計算重力勢能的變化．
解答：解：從打O點到打F點過程中，
據(jù)重力勢能的定義式得：
重力勢能減小量：△Ep=mgh
利用勻變速直線運動的推論得F點的速度為：
vF=
xEG
tEG
=
s
2
f
=
fs
2

動能的變化量大小△Ek=
1
2
mv
2
F
-0=
ms2f2
8

故答案為：mgh、
ms2f2
8
點評：帶問題的處理是力學(xué)實驗中常見的問題．我們可以紙帶法實驗中，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；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．
練習冊系列答案
相關(guān)習題

科目：高中物理 來源：河北省邯鄲市2011－2012學(xué)年高一下學(xué)期期末教學(xué)質(zhì)量檢測物理試題 題型：058

某同學(xué)使用如圖所示的裝置來驗證“機械能守恒定律”．

(1)下面是操作步驟：

a．按圖安裝器材；

b．松開鐵夾，使重物帶動紙帶下落；

c．接通打點計時器電源，使計時器開始工作；

d．進行數(shù)據(jù)處理；

e．根據(jù)需要，在紙帶上測量數(shù)據(jù)．

把上述必要的操作步驟按正確的順序排列________．

(2)打點計時器接在頻率為50 Hz的交流電源上，下圖為實驗中打出的一條紙帶，從起始點O開始，將此后連續(xù)打出的7個點依次標為A、B、C、D……G，打點計時器打F點時，重錘下落的速度為________m/s(保留到小數(shù)點后兩位)．

(3)如果已知重錘的質(zhì)量為0.50 kg，當?shù)氐闹亓铀俣葹?.80 m/s2．從打O點到打F點的過程中，重錘重力勢能的減少量為________J，重錘動能的增加量為________J(結(jié)果均保留到小數(shù)點后兩位)．

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科目：高中物理 來源：北京市西城區(qū)2011屆高三二模理綜物理試題 題型：058

利用電火花計時器做如下實驗．

(1)甲同學(xué)使用如圖所示的裝置來驗證“機械能守恒定律”．

①下面是操作步驟：

a．按上圖安裝器材；

b．松開鐵夾，使重錘帶動紙帶下落；

c．接通電火花計時器電源，使計時器開始工作

d．進行數(shù)據(jù)處理：

e．根據(jù)需要，在紙帶上測量數(shù)據(jù)．

把上述必要的操作步驟按正確的順序排列________．

②電火花計時器接在頻率為50 Hz的交流電源上，下圖為實驗中打出的一條紙帶，從起始點O開始，將此后連續(xù)打出的7個點依次標為A、B、C、D……，

電火花計時器打F點時，重錘下落的速度為________m/s．(保留到小數(shù)點后兩位)

③如果已知重錘的質(zhì)量為0.50 kg，當?shù)氐闹亓铀俣葹?.80 m/s2．從打O點到打F點的過程中，重錘重力勢能的減少量為________J，重錘動能的增加量為________J．(保留到小數(shù)點后兩位)

(2)乙同學(xué)采用如圖所示的裝置進行了有關(guān)“動能定理”研究的實驗．

a．按圖中把實驗器材安裝好，不掛配重，反復(fù)移動墊木直到小車能夠做勻速直線運動；

b．把細線系在小車上并繞過定滑輪懸掛質(zhì)量為100 g的配重．接通電源，放開小車，電火花計時器在被小車帶動的紙帶上打下一系列點．從某點A開始，此后在紙帶上每隔4個點取一個計數(shù)點，依次標為B、C、D……；

c．測量出B、C、D、……各點與A點的距離，分別記為x1、x2、x3、……；

d．用配重受到的重力分別乘以x1、x2、x3、……，得到配重重力所做的功W1、W2、W3、……；(重力加速度g＝9.80 m/s2)

e．求出B、C、D、……各點速度的大小，分別記為v1、v2、v3、……，再求出它們的平方、、、……；

f．用縱坐標表示速度的平方v2，橫坐標表示配重重力所做的功W，作出v2－W圖象，并在圖象中描出(W1，)坐標點，再連成圖線；

(以下計算保留到小數(shù)點后兩位)

①在步驟d中，該同學(xué)測得x4＝40.00 cm，則配重重力所做的功WA＝________J；

②該同學(xué)得到的v2－W圖象如圖所示．通過圖象可知，打A點時對應(yīng)小車的速度v0＝________m/s；

③小車的質(zhì)量M＝________kg．

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科目：高中物理 來源：2011-2012學(xué)年河北省邯鄲市高一下學(xué)期期末教學(xué)質(zhì)量檢測物理試卷（帶解析） 題型：實驗題

某同學(xué)使用如圖所示的裝置來驗證“機械能守恒定律”。

(1)下面是操作步驟：
a．按圖安裝器材；
b．松開鐵夾，使重物帶動紙帶下落；
c．接通打點計時器電源，使計時器開始工作；
d．進行數(shù)據(jù)處理；
e．根據(jù)需要，在紙帶上測量數(shù)據(jù)。
把上述必要的操作步驟按正確的順序排列                          。
(2)打點計時器接在頻率為50Hz的交流電源上，下圖為實驗中打出的一條紙帶，從起始點O開始，將此后連續(xù)打出的7個點依次標為A、B、C、D……G， 

打點計時器打F點時，重錘下落的速度為         m/s（保留到小數(shù)點后兩位）。
(3)如果已知重錘的質(zhì)量為0.50 kg，當?shù)氐闹亓铀俣葹?.80m/s2。從打O點到打F點的過程中，重錘重力勢能的減少量為        J，重錘動能的增加量為        J（結(jié)果均保留到小數(shù)點后兩位）。

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科目：高中物理 來源：2014屆河北省邯鄲市高一下學(xué)期期末教學(xué)質(zhì)量檢測物理試卷（解析版） 題型：實驗題

某同學(xué)使用如圖所示的裝置來驗證“機械能守恒定律”。

(1)下面是操作步驟：

a．按圖安裝器材；

b．松開鐵夾，使重物帶動紙帶下落；

c．接通打點計時器電源，使計時器開始工作；

d．進行數(shù)據(jù)處理；

e．根據(jù)需要，在紙帶上測量數(shù)據(jù)。

把上述必要的操作步驟按正確的順序排列                           。

 

(2)打點計時器接在頻率為50Hz的交流電源上，下圖為實驗中打出的一條紙帶，從起始點O開始，將此后連續(xù)打出的7個點依次標為A、B、C、D……G， 

打點計時器打F點時，重錘下落的速度為          m/s（保留到小數(shù)點后兩位）。

(3)如果已知重錘的質(zhì)量為0.50 kg，當?shù)氐闹亓铀俣葹?.80m/s2。從打O點到打F點的過程中，重錘重力勢能的減少量為         J，重錘動能的增加量為         J（結(jié)果均保留到小數(shù)點后兩位）。

 

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