Question

【题目】在探究“动能定理”实验时，某同学设计了如图1所示的实验，其实验操作如下:先将沙和沙桶通过滑轮悬挂于小车一端，调节平板的倾角，使小车沿斜面向下做匀速直线运动，测出沙和沙桶的总质量m；保 持平板倾角不变，去掉沙和沙桶，小车即在平板上沿斜面向下运动并打出一纸带，以此来探究小车的合力做功与其动能变化的关系。

（1）在本实验中_____________（选填“需要”或“不需要”）满足沙和沙桶的质量远小于小车的总质量；

（2）某次实验中，小车的质量为0.6kg，沙和妓構的为0.05kg。得到图2所示的纸带。纸带上O为小车运 动起始时刻所打的点，选取时间间隔为0.1s的相邻计数点A、B、C、D、E、F，取g=9.8m/s2，小车从O到E，所受合力做的功W=_____________J；在记录E点时小车的速度为vE=_____________m/s。（计算结果保留三位有效数字）

（3）实验中该同学发现W总小于△Ek，其主要原因是_____________（写出一条即可）。

（4）该同学想改变小车的质量重新进行实验，_____________（选填“需要”或“不需要”）重新调节平板的倾角。

Answer 1

【答案】不需要 0.230 0.960 木板的倾角过大 需要

【解析】

(1)[1]根据实验过程：先将沙和沙桶通过滑轮悬挂于小车一端，调节平板的倾角θ，使小车沿斜面向下做匀速直线运动，由于小车所受的合力等于悬挂的沙和沙桶的重力，则不需要满足沙和沙桶的质量远小于小车的总质量。
(2)[2][3]去掉沙和桶后，小车沿斜面加速运动，合力所做的功：

W=mgLOE=0.05×9.8×0.4690J=0.230J

由运动学公式求速度：

(3)[4]实验中该同学发现W总小于△Ek，即合力所做的功小于动能的增量，显然是还有重力做了功，即斜面的倾角过大造成。
(4)[5]由实验第一步知道，当小车带着沙桶向下做匀速直线运动时，小车所受阻力与沙桶的重力之和等于小车重力的下滑分力，一旦取下沙桶时，小车所受的合力等于悬挂的沙和沙桶的重力，当小车的质量改变后，当然要重新调节角度平衡摩擦力。