Question

【題目】某同學利用如圖甲所示裝置探究合力做功與動能變化之間的關系，通過改變懸掛鉤碼的質量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上，由豎直放置的刻度尺測出釋放點離墊臺的高度h，由打點計時器和紙帶記錄小車的運動，實驗時，保證小車的質量m不變，逐次增加鉤碼的質量，打下紙帶，測量并記錄相關數(shù)據(jù)：

（1）本實驗______（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），已知打點計時器所用交流電流的頻率是50Hz，圖乙是某次實驗打出的一條紙帶，紙帶上相鄰兩個計數(shù)點間還有4個打出的點未畫出，計數(shù)點間距離在圖中已標出，由紙帶可知鉤碼落到墊臺時小車的速度為______m/s（結果保留兩位有效數(shù)字）

（3）根據(jù)實驗數(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能的變化。

Answer 1

【答案】需要 2Fh 0.75

【解析】

(1)[1]實驗時為保證細線拉力等于彈簧的彈力，實驗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力計讀數(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點后勻速運動，獲得最后動能，因為打點頻率為50Hz，打點時間間隔為0.02s，故有：

v=m/s=0.75m/s

(3)[4]小車合外力做功等于動能增加量，即為：

2Fh=

解得：

F=

其斜率

k=

則合外力做功等于動能變化。