Question

【題目】為了“探究動能改變與合外力做功”的關系,某同學設計了如下實驗方案:

第一步:把帶有定滑輪的木板(有滑輪的)一端墊起,把質量為M的滑塊通過細繩跨過定滑輪與質量為m的重錘相連,重錘后連一穿過打點計時器的紙帶,調整木板傾角,直到輕推滑塊后,滑塊沿木板向下勻速運動,如圖甲所示.

第二步:保持長木板的傾角不變,將打點計時器安裝在長木板靠近滑輪處,取下細繩和重錘,將滑塊與紙帶相連,使紙帶穿過打點計時器,然后接通電源,釋放滑塊,使之從靜止開始向下加速運動,打出紙帶,如圖乙所示.打出的紙帶如圖丙所示.

請回答下列問題:

(1)已知O、A、B、C、D、E、F相鄰計數點間的時間間隔為,根據紙帶求滑塊速度,打點計時器打B點時滑塊速度vB=__________.

(2)已知重錘質量為m,當地的重力加速度為g,要測出某一過程合外力對滑塊做的功還必須測出這一過程滑塊 ______________(寫出物理量名稱及符號,只寫一個物理量),合外力對滑塊做功的表達式W合=__________________.

(3)算出滑塊運動OA、OB、OC、OD、OE段合外力對滑塊所做的功W以及在A、B、C、D、E各點的速度v,以v2為縱軸、W為橫軸建立坐標系,描點作出v2-W圖象,可知該圖象是一條_______________,根據圖象還可求得___________________。

Answer 1

【答案】 下滑的位移X mgx 過原點的直線 滑塊的質量M

【解析】

(1)[1]勻變速直線運動中，時間中點的瞬時速度等于該過程中的平均速度，因此有：

(2)[2][3]由做功定義式可以知道還需要知道滑塊下滑的位移x,由動能定理可以知道

即

(3)[4][5]合外力做的功為

即:

圖象應該為一條過原點的直線,設圖象的斜率為k,則

得滑塊質量

還可以求得滑塊的質量M。