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Δt,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圖像,可知該圖像是一條________,根據圖像還可求得________．

Answer 1

【答案】（1）；

（2）下滑的位移x；mgx；

（3）過原點的直線;滑塊的質量M

【解析】試題分析：（1）勻變速直線運動中時間中點的速度等于該過程中的平均速度，故：

（2）本題運動過程中，物塊受到的合力為重力，要求合力做的功，則還需要測出這一過程滑塊運動的位移x，則合外力對滑塊做功的表達式W合=mgx;

（3）合外力做的功為，

所以，則v2-W圖象是一條過原點的傾斜的直線，根據圖象課求得直線斜率為k，所以，即根據圖象可以求得滑塊的質量M。