Question

【題目】小明利用如圖裝置研究做功與能量的轉化關系。重物通過細繩與木塊相連，細繩不可伸長，為水平面，段長為L，表面光滑；段粗糙，實驗開始時，木塊的細繩拉直，質量為M的木塊位于P點，質量為的重物恰好置于地面，將木塊從P向右拉至，放手后木塊向左運動，最終停在點，長為。不計空氣阻力、滑輪摩擦。

(1)木塊在段運動過程中，重物的重力做功為（用字母表示）___________；木塊經(jīng)過段內能______________（選填“不變”、“增大”或“減小”）；

(2)觀察實驗并聯(lián)系生活實際，小明提出猜想：重物和木塊獲得的總動能與重物重力做功多少有關。他提出猜想的生活依據(jù)是：________________ ；

(3)為了驗證猜想，小明做了以下實驗，重物，木塊，改變木塊從點右移的距離，測得一組數(shù)據(jù)，記錄如下：（取）

序號	1	2	3	4	5	6
的長	0.1	0.15	0.2	0.35	0.45	0.5
木塊在點的速度平方	0.2	0.3	0.4	0.7	0.9	1.0

①已知物體動能的表達式為，分析重物和木塊獲得的總動能與重物的重力做功的多少，可知猜想是____________（選填“正確”或“錯誤”）的，得出的結論是__________。在段滑行的過程中，該系統(tǒng)（重物和木塊）的機械能____________（選填“守恒”或“不守恒”）；

②利用實驗信息分析，當時，木塊M在點獲得的動能是___________________J；

(4)如果上述結論具有普遍性，則一個物體從高為的光滑斜面頂端，由靜止開始滑下，不計空氣阻力，物體滑到斜面底端時的速度_____________（用字母表示）。

Answer 1

【答案】 增大 物體下落過程中速度越來越快 正確 重物和木塊獲得的總動能與重物重力做功的多少相等 守恒 0.63

【解析】

(1)[1]由題意可知，重物的重力是，木塊在段運動過程中，重物下降的高度是L，那么重物的重力做功大小是

[2]木塊經(jīng)過段由于受到摩擦力的作用，內能會增大。

(2)[3]重物和木塊獲得的總動能與重物重力做功多少有關，隨著重物重力做功越來越大，速度也越來越大，所以這個依據(jù)是物體下落過程中速度越來越快。

(3)[4]由表中數(shù)據(jù)可看到，的數(shù)值越大，木塊在P點的速度越大，動能越大，所以猜想是正確的。

[5]由表中數(shù)據(jù)可知，第1次實驗中重物和木塊獲得的總動能是

重物的重力做功是

第2次實驗中重物和木塊獲得的總動能是

重物的重力做功是

同理，第3、4、5、6次實驗也可以得到這樣的數(shù)據(jù)，所以可得出結論：重物和木塊獲得的總動能與重物重力做功的多少相等。

[6]段是光滑的，所以勢能完全轉化為動能，系統(tǒng)機械能守恒。

[7]比較表中數(shù)據(jù)可知，與成正比，當時，，那么

解得，可得到，當時

所以可知木塊M在點獲得的動能是

(4)[8]一個物體從高為的光滑斜面頂端，由靜止開始滑下，不計空氣阻力，則機械能是守恒的，物體重力所做的功轉化為動能，可以得到關系式

解得。