Question

【題目】某同學(xué)利用如圖甲所示裝置探究合力做功與動(dòng)能變化之間的關(guān)系，通過(guò)改變懸掛鉤碼的質(zhì)量M改變小車所受合力大小，力傳感器示數(shù)用F表示，鉤碼每次從同一位置由靜止釋放落到墊臺(tái)上，由豎直放置的刻度尺測(cè)出釋放點(diǎn)離墊臺(tái)的高度h，由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和紙帶記錄小車的運(yùn)動(dòng)，實(shí)驗(yàn)時(shí)，保證小車的質(zhì)量m不變，逐次增加鉤碼的質(zhì)量，打下紙帶，測(cè)量并記錄相關(guān)數(shù)據(jù)：

（1）本實(shí)驗(yàn)______（填“需要”或“不需要”）平衡摩擦力。

（2）正確操作后，小車受到的合力做的功可表示為______（用題中所給字母表示），已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用交流電流的頻率是50Hz，圖乙是某次實(shí)驗(yàn)打出的一條紙帶，紙帶上相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)打出的點(diǎn)未畫出，計(jì)數(shù)點(diǎn)間距離在圖中已標(biāo)出，由紙帶可知鉤碼落到墊臺(tái)時(shí)小車的速度為______m/s（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）

（3）根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，以v2為橫軸，以力傳感器示數(shù)F為縱軸，畫出一條傾斜直線如圖丙所示，該圖象斜率為k，若斜率k=______，則合力做的功等于物體動(dòng)能的變化。

Answer 1

【答案】需要 2Fh 0.75

【解析】

(1)[1]實(shí)驗(yàn)時(shí)為保證細(xì)線拉力等于彈簧的彈力，實(shí)驗(yàn)必須平衡小車受到的摩擦力，小車合力才能確定為繩的拉力；

(2)[2]小車合外力大小為彈簧測(cè)力計(jì)讀數(shù)F，小車位移為鉤碼下落高度2倍，小車的合外力做的功是2Fh；

[3]由紙帶數(shù)據(jù)可知小車第5點(diǎn)后勻速運(yùn)動(dòng)，獲得最后動(dòng)能，因?yàn)榇螯c(diǎn)頻率為50Hz，打點(diǎn)時(shí)間間隔為0.02s，故有：

v=m/s=0.75m/s

(3)[4]小車合外力做功等于動(dòng)能增加量，即為：

2Fh=

解得：

F=

其斜率

k=

則合外力做功等于動(dòng)能變化。