Question

6．在“探究功與物體速度變化的關系”的實驗中，某實驗研究小組的實驗裝置如圖甲所示．小塊從A點靜止釋放后，在一根彈簧作用下被彈出，沿足夠長的小板運動到B點停下．O點為彈簧原長時所處的位置，測OB的距離L，并記錄此過程中彈簧對木塊做的功W₁．用完全相同的彈簧2根、3根…并列在一起進行第2次、第3次…實驗，并記錄相應的數據，作出彈簧對小塊做的功W與小塊停下的位置距O點的距離L的圖象如圖乙所示．

請回答下列問題：
（1）W-L圖線為什么不通過原點？由于木塊通過AO段時，摩擦力對木塊做了功或W不為總功
（2）彈簧被壓縮的長度L_OA=1cm．

Answer 1

分析 根據動能定理找出L與${{v}_{0}}^{2}$的關系，然后結合圖象W-L的關系找出W與${{v}_{0}}^{2}$的關系，結合數學解析式判斷圖象中斜率為摩擦力大小、截距等于OA段摩擦力做的功．

解答 解：木塊與彈簧分離后，在摩擦力作用下運動到B位置停下，由O到B根據動能定理：-fL=0-$\frac{1}{2}$mv₀²，故L∝${{v}_{0}}^{2}$；
對全過程應用動能定理有：W-fL_OA-fL=0，即W=fL+fL_OA結合數學解析式判斷圖象中斜率為摩擦力大小、截距等于OA段摩擦力做的功．
 （1）根據動能定理全過程的表達式，所以W-L圖線不通過原點，是因為未計木塊通過AO段時，摩擦力對木塊所做的功．
（2）圖中W軸上的斜率等于摩擦力大小，即f=$\frac{5-1}{0.24-0.04}=\frac{4}{0.2}=20$N，截距等于摩擦力做的功$\frac{1}{5}$W₁ J，則L_OA=$\frac{\frac{1}{5}}{20}$=0.01m=1cm
故答案為：（1）由于木塊通過AO段時，摩擦力對木塊做了功或W不為總功；（2）1

點評 本題考查了創(chuàng)新方法探究功與速度的關系，關鍵是列出兩個動能定理方程然后結合數學函數進行分析出截距與斜率的物理意義，有些難度．