Question

【題目】為了探究合力做功與物體動能變化的關系，某實驗小組設計了如下實驗方案：木板左端固定著一個擋板，一根輕質彈簧左端可以拴在擋板上，右端可以拴住一個滑塊，滑塊右端拴著一根細線，細線跨過木板右端的定滑輪，拴著一個重錘，重錘右側有一個遮光片，當彈簧的長度為原長時，遮光片恰好處于光電門A處，光電門A和B分別連接計時器（圖中未畫出）。已知彈性勢能的表達式為Ep＝k(Δx)2，忽略滑輪摩擦及空氣阻力。實驗步驟如下：

（1）簡述平衡摩擦力的方法：___________________________________________。

（2）在擋板和滑塊間連接好彈簧，保持木板傾角不變，將彈簧分別拉長Δx、2Δx、3Δx、4Δx、…后，從靜止釋放滑塊，分別記下遮光片通過光電門A的時間t1、t2、t3、t4、…。若將前3次實驗中彈簧對小物塊做的功分別記為W1、W2、W3，則W1∶W2∶W3＝________；

（3）若以W為縱坐標、為橫坐標作圖，則得到的圖象近似是________（填“一條直線”或“一條曲線”）。

（4）實驗中， ________（填“必須”或“可以不”）測量遮光片的寬度。________（填“必須”或“可以不”）測量滑塊和重錘的質量。

Answer 1

【答案】 （1）將木板右側墊起一定高度，是遮光片通過兩光電門的時間相同 （2）1:4:9 （3）一條直線 可以不 可以不

【解析】(1) 將木板右側墊起一定高度，滑塊不連彈簧時，讓滑塊由靜止釋放，當重錘上的遮光片通過兩光電門的時間相同時，說明重錘做勻速直線運動，即滑塊做勻速直線運動，即平衡了摩擦力；

(2)由功的定義式： ，所以；

(3)根據能量守恒可知：彈簧彈力所做的功等于滑塊與重錘動能增加之和，（其中滑塊重力勢能的減小等于重錘重力勢能的增加）即， ，（其中d為遮光片的寬度），所以得到的圖象近似一條直線；

(4)根據能量守恒可知： ，實驗中只要得到，當彈簧伸長量與

遮光片通過光電門A的時間成反比即可，所以實驗中可以不測量遮光片的寬度，也可以不測量滑塊和重錘的質量。