Question

（6分）利用如图1实验装置探究重锤下落过程中重力势能与动能的转化问题．

（1）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点．分别测出若干连续点A、B、C…与 O点之间的距离h₁、h₂、h₃…．已知打点计时器的打点周期为T，重锤质量为m，重力加速度为g，可得重锤下落到B点时的速度大小为_________．

（2）取打下O点时重锤的重力势能为零，计算出该重锤下落不同高度h时所对应的动能E_k和重力势能E_p．建立坐标系，横轴表示h，纵轴表示E_k和E_p，根据以上数据在图3中绘出图线Ⅰ和图线Ⅱ．已求得图线Ⅰ斜率的绝对值k₁=2.94J/m，图线Ⅱ的斜率k₂=2.80J/m．重锤和纸带在下落过程中所受平均阻力与重锤所受重力的比值为_________（用k₁和k₂表示）．

Answer

（1）；（2）

【解析】

试题分析：（1）根据匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于这段时间的平均速度，可得：；

（2）由图可知，图线Ⅰ的斜率；根据动能定理得，，则，图线Ⅱ的斜率，得，则阻力，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。

【名师点睛】对匀变速直线运动，某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度，即可求出B点的速度；机械能守恒，因为初位置的机械能为零，每个位置动能和重力势能的绝对值应该相等，图线不重合的原因是重物和纸带下落过程中需克服阻力做功．根据动能定理，结合图线的斜率求出阻力与重物重力的比值．验证重力势能的减小量与动能的增加量是否相等。

考点：重力势能与动能的转化。