题目内容

在探究“恒力做功与动能改变的关系”的实验中，某同学用1kg的小车，在平衡摩擦力之后，挂上40g的小砂桶后，小车拖动纸带并打出一系列的点．图中的纸带只是打出的纸带的一部分，所标注的点是计时器每打5点所取的一个计数点，测量数据如图．则：（所用交流电的频率为50Hz，重力加速度g=9.80m/s2）
（1）b点所对应的小车运动的动能为    J；
（2）从b点到e点，小车动能的增加量为    J；
（3）从b点到e点，砂桶对小车做功    J．
【答案】分析：小车在沙桶拉力作用下做匀加速直线运动，根据匀加速运动的特点：物体在某段时间内的平均速度等于这段时间中间时刻的瞬时速度，求出b、e点的速度，然后由动能的计算公式求出小车在b、e点的动能，求出从b点到e点小车动能的增加量；由动能定理求出沙桶对小车做的功．
解答：解：由题意可知，计数点间的时间间隔t=×5=0.1（s），小车做匀加速直线运动；
（1）b点所对应的小车的速度vb====33.75cm/s=0.3375m/s，
小车的动能Ekb=mvb2=×1kg×（0.3375m/s）2≈0.057J；
（2）b点所对应的小车的速度ve====46.5cm/s=0.465m/s，
小车的动能Eke=mve2=×1kg×（0.465m/s）2≈0.108J；
△Ek=Eke-Ekb=0.108J-0.057J=0.051J；
（3）由动能定理得：从b点到e点，砂桶对小车做功W=Eke-Ekb=0.108J-0.057J=0.051J；
故答案为：（1）0.057；（2）0.051；（3）0.051．
点评：本题难度不大，熟练应用匀变速直线运动的规律求出小车的瞬时速度是正确解题的关键．
练习册系列答案
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在探究“恒力做功与动能改变的关系”的实验中，某同学用1kg的小车，在平衡摩擦力之后，挂上40g的小砂桶后，小车拖动纸带并打出一系列的点．图中的纸带只是打出的纸带的一部分，所标注的点是计时器每打5点所取的一个计数点，测量数据如图．则：（所用交流电的频率为50Hz，重力加速度g=9.80m/s2）
（1）b点所对应的小车运动的动能为
0.057
0.057
J；
（2）从b点到e点，小车动能的增加量为
0.051
0.051
J；
（3）从b点到e点，砂桶对小车做功
0.051
0.051
J．
在探究“恒力做功与动能改变的关系”的实验中，某同学采用如下图装置，小车质量M，在平衡摩擦力之后，挂上重物m后，小车拖动纸带并打出一系列的点．图中的纸带只是打出的纸带的一部分，所标注的点相邻两点的时间间隔为T．使用毫米刻度尺进行测量后，将数据记录在图中．则：（重力加速度为g）

（1）若在该实验装置中绳子对小车的拉力取为mg，则小车质量M与所挂重物质量m应满足什么关系
B
B

A、M＞m      B、M＞＞m      C、M＜m        D、M＜＜m
（2）若小车质量M和重物质量m满足（1）中条件，请用题目所给各个物理量的符号计算下面问题：
b点所对应的小车运动的动能为
M(s1+s2)2
8T2
M(s1+s2)2
8T2
；
从b点到e点，小车动能的增加量为
M[(s4+s5)2-(s1+s2)2]
8T2
M[(s4+s5)2-(s1+s2)2]
8T2
；
从b点到e点，重物对小车做功
mg（s2+s3+s4）
mg（s2+s3+s4）
．
（1）在“探究恒力做功与动能改变的关系”实验中，某实验小组采用如图甲所示的装置．实验步骤如下：精英家教网
①把纸带的一端固定在小车的后面，另一端穿过打点计时器
②改变木板的倾角，以重力的一个分力平衡小车及纸带受到的摩擦力
③用细线将木板七的小车通过-个定滑轮与悬吊的托盘相连
④接通电源，放开小车，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一系列的点
⑤测出s、s1、s2 （如图乙所示），查得打点周期为T
判断已平衡摩擦力的直接证据是
 
；本实验还需直接测量的物理量是：
 
．（并用相应的符号表示）
探究结果的表达式是
 
．（用相应的符号表示）
（2）利用本装置还可以测量滑块与木板之间的动摩擦因数．将小车换成滑块，木板平放在水平桌面上，打点计时器使用的交流电源的频率为50Hz．开始实验时，在托盘中放人适量砝码，滑块开始做匀加速运动，在纸带上打出一系列小点．
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①上图给出的是实验中获取的一条纸带的一部分：0、l、2、3、4、5、6、7是计数点，每相邻两计数点间还有4个打点（图中未标出），计数点间的距离如图所示．根据图中数据计算的加速度α=
 
（保留三位有效数字）．
②为测量动摩擦因数，下列物理量中还应测量的有
 
．（填入所选物理量前的字母）
A、木板的长度l
B、木板的质量m1
C、滑块的质量m2
D、托盘和砝码的总质量m3
E、滑块运动的时间t
测量上述所选定的物理量时需要的实验器材是
 
．
③滑块与木板间的动摩擦因数μ=
 
（用被测物理量的字母表示，重力加速度为g）．

（1）下列有关实验的描述中，正确的是         

A．在“验证力的平行四边形定则”实验中，同一次实验只需保证橡皮筋的伸长量相同即可

B．在“探究弹簧弹力与其伸长量”关系的实验中，作出弹力和弹簧长度的图象也能求出弹簧的劲度系数

C．在“恒力做功与动能改变的关系”的实验中，放小车的长木板应该尽量使其水平

D．在“验证机械能守恒定律”的实验中，应由v=gt求出打某点时纸带的速度

（2）测定木块与长木板之间的动摩擦因数时，采用如图所示的装置，图中长木板水平固定。

① 实验过程中，应调整定滑轮高度，使                                 。

② 已知重力加速度为g，测得木块的质量为M，砝码盘和砝码的总质量为m，木块的加速度为a，则木块与长木板间动摩擦因数μ=           。

③ 如图为木块在水平木板上带动纸带运动打出的一条纸带的一部分，0、1、2、3、4、5、6为计数点，相邻两计数点间还有4个打点未画出。从纸带上测出x1=3.20cm，x2=4.52cm，x5=8.42cm，x6=9.70cm。

则木块加速度大小a=          m/s2(保留两位有效数字)。

在探究“恒力做功与动能改变的关系”的实验中，某同学用1kg的小车，在平衡摩擦力之后，挂上44g的小砂桶后，小车拖动纸带并打出一系列的点。图4中的纸带只是打出的纸带的一部分，相邻计数点时间间隔为0.10s，测量数据如图4所示。（重力加速度g =9.80m/s2；）则：（结果保留两位有效数字）

（1）b点所对应的小车运动的动能为          J；

（2）从b点到e点，小车动能的增加量为          J；

（3）从b点到e点，砂桶对小车做功           J。

 

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