Question

【題目】小明利用如圖裝置研究做功與能量的轉(zhuǎn)化關(guān)系。重物通過細(xì)繩與木塊相連，細(xì)繩不可伸長，為水平面，段長為L，表面光滑；段粗糙，實(shí)驗(yàn)開始時，木塊的細(xì)繩拉直，質(zhì)量為M的木塊位于P點(diǎn)，質(zhì)量為的重物恰好置于地面，將木塊從P向右拉至，放手后木塊向左運(yùn)動，最終停在點(diǎn)，長為。不計空氣阻力、滑輪摩擦。

(1)木塊在段運(yùn)動過程中，重物的重力做功為（用字母表示）___________；木塊經(jīng)過段內(nèi)能______________（選填“不變”、“增大”或“減小”）；

(2)觀察實(shí)驗(yàn)并聯(lián)系生活實(shí)際，小明提出猜想：重物和木塊獲得的總動能與重物重力做功多少有關(guān)。他提出猜想的生活依據(jù)是：________________ ；

(3)為了驗(yàn)證猜想，小明做了以下實(shí)驗(yàn)，重物，木塊，改變木塊從點(diǎn)右移的距離，測得一組數(shù)據(jù)，記錄如下：（取）

序號	1	2	3	4	5	6
的長	0.1	0.15	0.2	0.35	0.45	0.5
木塊在點(diǎn)的速度平方	0.2	0.3	0.4	0.7	0.9	1.0

①已知物體動能的表達(dá)式為，分析重物和木塊獲得的總動能與重物的重力做功的多少，可知猜想是____________（選填“正確”或“錯誤”）的，得出的結(jié)論是__________。在段滑行的過程中，該系統(tǒng)（重物和木塊）的機(jī)械能____________（選填“守恒”或“不守恒”）；

②利用實(shí)驗(yàn)信息分析，當(dāng)時，木塊M在點(diǎn)獲得的動能是___________________J；

(4)如果上述結(jié)論具有普遍性，則一個物體從高為的光滑斜面頂端，由靜止開始滑下，不計空氣阻力，物體滑到斜面底端時的速度_____________（用字母表示）。

Answer 1

【答案】 增大 物體下落過程中速度越來越快 正確 重物和木塊獲得的總動能與重物重力做功的多少相等 守恒 0.63

【解析】

(1)[1]由題意可知，重物的重力是，木塊在段運(yùn)動過程中，重物下降的高度是L，那么重物的重力做功大小是

[2]木塊經(jīng)過段由于受到摩擦力的作用，內(nèi)能會增大。

(2)[3]重物和木塊獲得的總動能與重物重力做功多少有關(guān)，隨著重物重力做功越來越大，速度也越來越大，所以這個依據(jù)是物體下落過程中速度越來越快。

(3)[4]由表中數(shù)據(jù)可看到，的數(shù)值越大，木塊在P點(diǎn)的速度越大，動能越大，所以猜想是正確的。

[5]由表中數(shù)據(jù)可知，第1次實(shí)驗(yàn)中重物和木塊獲得的總動能是

重物的重力做功是

第2次實(shí)驗(yàn)中重物和木塊獲得的總動能是

重物的重力做功是

同理，第3、4、5、6次實(shí)驗(yàn)也可以得到這樣的數(shù)據(jù)，所以可得出結(jié)論：重物和木塊獲得的總動能與重物重力做功的多少相等。

[6]段是光滑的，所以勢能完全轉(zhuǎn)化為動能，系統(tǒng)機(jī)械能守恒。

[7]比較表中數(shù)據(jù)可知，與成正比，當(dāng)時，，那么

解得，可得到，當(dāng)時

所以可知木塊M在點(diǎn)獲得的動能是

(4)[8]一個物體從高為的光滑斜面頂端，由靜止開始滑下，不計空氣阻力，則機(jī)械能是守恒的，物體重力所做的功轉(zhuǎn)化為動能，可以得到關(guān)系式

解得。