Question

8．某物理小組利用如圖甲所示的裝置進行“研究合外力做功和動能變化的關(guān)系”的實驗．試分析下列問題：

（1）為平衡小車在實驗中受到的摩擦力，可取下細(xì)繩及托盤，通過調(diào)整墊片位置，改變長木板傾斜程度，根據(jù)打出的紙帶判斷小車是否做勻速運動（選填“勻速”或“勻加速”）．
（2）圖乙是實驗中選出的一條紙帶，O點為小車運動起始時所打的點，選取時間間隔為0.1s的相鄰計數(shù)點A、B、C、D、E、F、G．他們通過計算得出本次實驗中小車所受細(xì)線拉力為0.2N，測出小車質(zhì)量為0.2kg，請完成下列問題：
①當(dāng)打點計時器打下計數(shù)點F點時，合外力對小車做的功為W=0.1115J，小車動能的變化量△E_k=0.1105J（計算結(jié)果均保留四位有效數(shù)字）．
②他們計算出打點計時器分別打下B、C、D、E、F五個計數(shù)點時，合外力對小車做的功W以及小車相應(yīng)的動能變化量△E_k，最后得到了如圖丙所示的W-△E_k圖象．根據(jù)圖象可知：在實驗誤差范圍內(nèi)，合外力對小車做的功等于（選填“大于”、“等于”或“小于”）小車動能的變化量．

Answer 1

分析 （1）小車做勻速直線運動，相等時間內(nèi)的位移相等；
（2）合力的功等于拉力與位移的乘積；F點速度等于EG段的平均速度，求解出速度后再求解動能；

解答 解：（1）為保證拉力等于小車受到的合力，需平衡摩擦力，當(dāng)紙帶上每2個點之間的距離相等時，小車做勻速直線運動；
（2）①拉力的功為：W=F•x_OF=0.2N×0.5575m=0.1115J；
F點的瞬時速度為：${v}_{F}=\frac{{x}_{EG}}{2T}=\frac{0.6677-0.4575}{0.2}$=1.051m/s；
故F點的動能為${E}_{K}=\frac{1}{2}m{{v}_{F}}^{2}=\frac{1}{2}×0.2{×1.051}^{2}$=0.1105J
小車動能的變化量△E_k=E_K-0=0.1105J
②根據(jù)圖丙所示的W-△E_k圖象可知：在實驗誤差范圍內(nèi)，合外力對小車做的功等于小車動能的變化量．
故答案為：（1）勻速；（2）①0.1115；0.1105；②等于

點評 本題關(guān)鍵是明確實驗原理，會通過紙帶求解速度，注意掌握求功的表達式，及單位統(tǒng)一與有效數(shù)字的保留．