Question

【題目】在探究“動(dòng)能定理”實(shí)驗(yàn)時(shí)，某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖1所示的實(shí)驗(yàn)，其實(shí)驗(yàn)操作如下:先將沙和沙桶通過滑輪懸掛于小車一端，調(diào)節(jié)平板的傾角，使小車沿斜面向下做勻速直線運(yùn)動(dòng)，測(cè)出沙和沙桶的總質(zhì)量m；保 持平板傾角不變，去掉沙和沙桶，小車即在平板上沿斜面向下運(yùn)動(dòng)并打出一紙帶，以此來探究小車的合力做功與其動(dòng)能變化的關(guān)系。

（1）在本實(shí)驗(yàn)中_____________（選填“需要”或“不需要”）滿足沙和沙桶的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的總質(zhì)量；

（2）某次實(shí)驗(yàn)中，小車的質(zhì)量為0.6kg，沙和妓構(gòu)的為0.05kg。得到圖2所示的紙帶。紙帶上O為小車運(yùn) 動(dòng)起始時(shí)刻所打的點(diǎn)，選取時(shí)間間隔為0.1s的相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)A、B、C、D、E、F，取g=9.8m/s2，小車從O到E，所受合力做的功W=_____________J；在記錄E點(diǎn)時(shí)小車的速度為vE=_____________m/s。（計(jì)算結(jié)果保留三位有效數(shù)字）

（3）實(shí)驗(yàn)中該同學(xué)發(fā)現(xiàn)W總小于△Ek，其主要原因是_____________（寫出一條即可）。

（4）該同學(xué)想改變小車的質(zhì)量重新進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，_____________（選填“需要”或“不需要”）重新調(diào)節(jié)平板的傾角。

Answer 1

【答案】不需要 0.230 0.960 木板的傾角過大 需要

【解析】

(1)[1]根據(jù)實(shí)驗(yàn)過程：先將沙和沙桶通過滑輪懸掛于小車一端，調(diào)節(jié)平板的傾角θ，使小車沿斜面向下做勻速直線運(yùn)動(dòng)，由于小車所受的合力等于懸掛的沙和沙桶的重力，則不需要滿足沙和沙桶的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的總質(zhì)量。
(2)[2][3]去掉沙和桶后，小車沿斜面加速運(yùn)動(dòng)，合力所做的功：

W=mgLOE=0.05×9.8×0.4690J=0.230J

由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求速度：

(3)[4]實(shí)驗(yàn)中該同學(xué)發(fā)現(xiàn)W總小于△Ek，即合力所做的功小于動(dòng)能的增量，顯然是還有重力做了功，即斜面的傾角過大造成。
(4)[5]由實(shí)驗(yàn)第一步知道，當(dāng)小車帶著沙桶向下做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，小車所受阻力與沙桶的重力之和等于小車重力的下滑分力，一旦取下沙桶時(shí)，小車所受的合力等于懸掛的沙和沙桶的重力，當(dāng)小車的質(zhì)量改變后，當(dāng)然要重新調(diào)節(jié)角度平衡摩擦力。