题目内容

【题目】某同学利用打点计时器、已知质量为m的滑块、可调节高度的斜面、直尺等仪器进行《探究动能定理》的实验(如图1),他首先将打点计时器固定在斜面的上端,并将滑块与纸带相连,让纸带穿过打点计时器,接通低压交流电源(已知频率为f)后释放滑块,打点计时器在纸带上打下一系列记数点.
回答下列问题:(用已知字母表示)

(1)写出影响滑块动能变化的主要因素
(2)该实验探究中为了求合外力,应先求出滑块与斜面的动摩擦因数.该同学通过多次调节斜面的高度,得到一条打点间距均匀的纸带(如图2),此时相对应的斜面长为L斜面高为h.由此可求出滑块与斜面的动摩擦因数为μ=
(3)保持斜面长度不变,升高斜面高度到H(H>h),该同学在实验中得到一条打点清晰的纸带(如图3),用直尺测出S1 S2 S3 , 对A、B两点研究:
此时滑块在A、B两点的速度大小为:VA= , VB=
(4)如果该同学在记录数据时各物理量的单位分别是:L、H、S1、S2、S3为cm,m为kg,f为Hz,g为m/s2 , 对AB段进行研究,在实验允许的误差范围内,该同学根据记录的数据直接计算合外力对滑块所做的功为W,滑块动能的改变量为△Ek , 结果发现两者的差别很大,请分析其原因.写出该同学计算出的数值W与△Ek之间正确关系的表达式.

【答案】
(1)

解:对滑块进行受力分析可知,滑块下滑的过程中受到重力.斜面的支持力和摩擦力的作用,其中支持力不做功,因此,影响滑块动能变化的主要因素是重力和摩擦力.


(2)
(3)
(4)W=△Ek× 10 2
【解析】解:(1)对滑块进行受力分析可知,滑块下滑的过程中受到重力.斜面的支持力和摩擦力的作用,其中支持力不做功,因此,影响滑块动能变化的主要因素是重力和摩擦力.(2)从图2中可知,滑块所做的运动为匀速直线运动,受到的合外力等于0;所以:mgsinθ=μmgcosθ
整理得: (3)A点的瞬时速度等于OB段的平均速度, B点的瞬时速度等于AC段的平均速度 ;(4)该同学使用的长度的单位不统一,导致探究的结论不对.可能是错误的主意原因. 应为W=△Ek× 10 2
所以答案是:(1)影响滑块动能变化的主要因素是重力和摩擦力.(2) ;(3) 4 W=△Ek× 10 2

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