Question

【题目】为了“探究动能改变与合外力做功”的关系,某同学设计了如下实验方案:

第一步:把带有定滑轮的木板(有滑轮的)一端垫起,把质量为M的滑块通过细绳跨过定滑轮与质量为m的重锤相连,重锤后连一穿过打点计时器的纸带,调整木板倾角,直到轻推滑块后,滑块沿木板向下匀速运动,如图甲所示.

第二步:保持长木板的倾角不变,将打点计时器安装在长木板靠近滑轮处,取下细绳和重锤,将滑块与纸带相连,使纸带穿过打点计时器,然后接通电源,释放滑块,使之从静止开始向下加速运动,打出纸带,如图乙所示.打出的纸带如图丙所示.

请回答下列问题:

(1)已知O、A、B、C、D、E、F相邻计数点间的时间间隔为,根据纸带求滑块速度,打点计时器打B点时滑块速度vB=__________.

(2)已知重锤质量为m,当地的重力加速度为g,要测出某一过程合外力对滑块做的功还必须测出这一过程滑块 ______________(写出物理量名称及符号,只写一个物理量),合外力对滑块做功的表达式W合=__________________.

(3)算出滑块运动OA、OB、OC、OD、OE段合外力对滑块所做的功W以及在A、B、C、D、E各点的速度v,以v2为纵轴、W为横轴建立坐标系,描点作出v2-W图象,可知该图象是一条_______________,根据图象还可求得___________________。

Answer 1

【答案】 下滑的位移X mgx 过原点的直线 滑块的质量M

【解析】

(1)[1]匀变速直线运动中，时间中点的瞬时速度等于该过程中的平均速度，因此有：

(2)[2][3]由做功定义式可以知道还需要知道滑块下滑的位移x,由动能定理可以知道

即

(3)[4][5]合外力做的功为

即:

图象应该为一条过原点的直线,设图象的斜率为k,则

得滑块质量

还可以求得滑块的质量M。