Question

【題目】某實驗小組想測量木板對木塊的摩擦力所做的功，裝置如圖所示，一木塊放在粗糙的水平長木板上，左側栓有一細線，跨過固定在木板邊緣的滑輪與重物連接，木塊右側與穿過打點計時器的紙帶相連，長木板固定在水平實驗臺上。實驗時，木塊在重物牽引下向右運動，重物落地后，木塊繼續向左做勻減速運動，下圖給出了重物落地后打點計時器打出的紙帶，系列小黑點是計數點，每相鄰兩計數點間還有4個點（圖中未標出），計數點間的距離如圖所示。打點計時器所用交流電頻率為50Hz，不計紙帶與木塊間的作用力。

(1)可以判斷紙帶的________（左或右）端與木塊連接。

(2)根據紙帶提供的數據計算打點計時器在打下A點和B點時木塊的速度：vA＝_____m/s，vB＝____m/s。（結果均保留兩位有效數字）

(3)要測量在AB段木板對木塊的摩擦力所做的功WAB，還需要的實驗器材是_______，還應測量的物理量是_____。（填入所選實驗器材和物理量前的字母）

A．木板的長度l B．木塊的質量m1 C．木板的質量m2

D．重物質量m3 E．木塊運動的時間t F．AB段的距離lAB

G．天平 H．刻度尺 I．彈簧秤

(4)在AB段，木板對木塊的摩擦力所做的功的關系式WAB＝_____。（用vA、vB和第（3）問中測得的物理量的字母表示）

Answer 1

【答案】 右端 0.72 0.97 GH B

【解析】（1）重物落地后，木塊由于慣性繼續前進，做勻減速直線運動，相鄰計數點間的距離逐漸減小，故紙帶向右運動，故其右端連著小木塊；
（2）計數點間的時間間隔t=0.02s×5=0.1s，紙帶上某點的瞬時速度等于該點前后相鄰兩個點間的平均速度，打A點時的速度為：vA==0.72 m/s，
打B點時的速度為：vB==0.97 m/s．
（3）木塊在運動過程中，克服摩擦力做的功等于木塊動能的減小量，由動能定理得：木塊克服摩擦力做的功為：Wf=mv22-mv12，因此實驗過程中還需要用天平測出木塊的質量m1，用刻度尺測量長度，因此需要的實驗器材是G、H，需要測量的量是B．
（3）在AB段對木塊，由動能定理得：-WAB=m1vB2-m1vA2，
因此在AB段木板對木塊的摩擦力所做的功的關系式有：WAB=m1vA2-m1vB2．