Question

【題目】某同學利用如圖所示的裝置“探究合外力做功與物體動能變化的關系”，具體實驗步驟如下∶

A．按照圖示安裝好實驗裝置，掛上砂桶（含少量砂子）；

B．調節長木板的傾角，輕推小車后，使小車沿長木板向下運動，且通過兩個光電門的時間相等；

C．取下細繩和砂桶，測量砂子和桶的質量m，并記錄數據；

D．保持長木板的傾角不變，將小車置于靠近滑輪的位置，由靜止釋放小車，記錄小車先后通過光電門甲和乙時的時間t1、t2，并測量遮光條的寬度d，光電門甲、乙之間的距離為s；

E．改變光電門甲、乙之間的距離，重復步驟D；

請回答下列各問題：（用題目所給字母表示）

(1)若砂桶和砂子的總質量為m，小車的質量為M，重力加速度為g，則步驟D中小車下滑時所受合力大小為________。（忽略空氣阻力）

(2)在誤差允許的范圍內，若滿足__________，則表明物體所受合外力做的功等于物體動能變化量。

Answer 1

【答案】mg

【解析】

（1）[1]由步驟B，可知小車和砂桶都做勻速直線運動；對小車，沿斜面方向，根據平衡條件可得

對砂桶，根據平衡條件可得

在步驟D中對小車，根據牛頓第二定律有

聯立可得

即步驟D中小車加速下滑時所受合力大小為mg；

（2）[2]遮光片通過兩個光電門1、2的速度分別為

v1=，v2=

故小車動能變化量為

在誤差允許的范圍內，合外力做功等于物體動能的變化量，即