Question

18．某同学利用图甲所示装置进行探究恒力做功与物块动能变化的关系的实验，水平桌面上放上小物块，在适当重物牵引下运动，重物落地后，物块再运动一段距离停在桌面上．

通过实验得到如图乙所示的纸带，纸带上O点为物块运动起始时刻打的点，选取时间间隔0.1s，实验时物块的质量为0.50kg，力传感器测得物块受到的拉力为1.98N，测得相邻两点之间的距离如图所示，其中OC之间的距离为16.04cm（g取9.80m/s²）
（1）物块减速运动过程中加速度的大小为a=1.96m/s²，若不考虑纸带摩擦，物块与桌面间动摩擦因数为0.2；
（2）物块从O到D，所受合力做的功W=0.245J；动能变化量△E_k=0.250J．

Answer 1

分析 （1）分析纸带，找出减速过程，由△x=at²可求得加速度，再由牛顿第二定律可求得动摩擦因数；
（2）通过受力分析明确合力大小，再由牛顿第二定律可求得合外力的功；再平均速度公式可求得平均速度，由动能的表达式求得动能．

解答 解：（1）由图可知F到P物体做减速运动，加速度大小a=$\frac{△x}{{T}^{2}}$=$\frac{8.64-6.68}{0.01}×1{0}^{-2}$=1.96m/s²；
由牛顿第二定律可得：
f=ma=μmg
解得：μ=$\frac{a}{g}$=$\frac{1.96}{9.8}$=0.2；
（2）OD过程合外力F=1.98-μmg=1.98-0.2×0.5×10=0.98N；
做功W=FL=0.98×（0.1604+0.0901）=0.245J；
D点的速度v_D=$\frac{x}{t}$=$\frac{0.0901+0.1099}{2×0.1}$=1m/s；
动能的变化量△E_K=$\frac{1}{2}$mv_D²=$\frac{1}{2}×$0.5×1=0.250J；
故答案为：（1）1.96；0.2；（2）0.245；0.250

点评 本题考查验证动能定理的实验，要注意明确实验方法和原理，然后才能找出正确的数据处理方法．