Question

【題目】為了探究合力做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系，某實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)方案：木板左端固定著一個(gè)擋板，一根輕質(zhì)彈簧左端可以拴在擋板上，右端可以拴住一個(gè)滑塊，滑塊右端拴著一根細(xì)線，細(xì)線跨過(guò)木板右端的定滑輪，拴著一個(gè)重錘，重錘右側(cè)有一個(gè)遮光片，當(dāng)彈簧的長(zhǎng)度為原長(zhǎng)時(shí)，遮光片恰好處于光電門(mén)A處，光電門(mén)A和B分別連接計(jì)時(shí)器（圖中未畫(huà)出）。已知彈性勢(shì)能的表達(dá)式為Ep＝k(Δx)2，忽略滑輪摩擦及空氣阻力。實(shí)驗(yàn)步驟如下：

（1）簡(jiǎn)述平衡摩擦力的方法：___________________________________________。

（2）在擋板和滑塊間連接好彈簧，保持木板傾角不變，將彈簧分別拉長(zhǎng)Δx、2Δx、3Δx、4Δx、…后，從靜止釋放滑塊，分別記下遮光片通過(guò)光電門(mén)A的時(shí)間t1、t2、t3、t4、…。若將前3次實(shí)驗(yàn)中彈簧對(duì)小物塊做的功分別記為W1、W2、W3，則W1∶W2∶W3＝________；

（3）若以W為縱坐標(biāo)、為橫坐標(biāo)作圖，則得到的圖象近似是________（填“一條直線”或“一條曲線”）。

（4）實(shí)驗(yàn)中， ________（填“必須”或“可以不”）測(cè)量遮光片的寬度。________（填“必須”或“可以不”）測(cè)量滑塊和重錘的質(zhì)量。

Answer 1

【答案】 （1）將木板右側(cè)墊起一定高度，是遮光片通過(guò)兩光電門(mén)的時(shí)間相同 （2）1:4:9 （3）一條直線 可以不 可以不

【解析】(1) 將木板右側(cè)墊起一定高度，滑塊不連彈簧時(shí)，讓滑塊由靜止釋放，當(dāng)重錘上的遮光片通過(guò)兩光電門(mén)的時(shí)間相同時(shí)，說(shuō)明重錘做勻速直線運(yùn)動(dòng)，即滑塊做勻速直線運(yùn)動(dòng)，即平衡了摩擦力；

(2)由功的定義式： ，所以；

(3)根據(jù)能量守恒可知：彈簧彈力所做的功等于滑塊與重錘動(dòng)能增加之和，（其中滑塊重力勢(shì)能的減小等于重錘重力勢(shì)能的增加）即， ，（其中d為遮光片的寬度），所以得到的圖象近似一條直線；

(4)根據(jù)能量守恒可知： ，實(shí)驗(yàn)中只要得到，當(dāng)彈簧伸長(zhǎng)量與

遮光片通過(guò)光電門(mén)A的時(shí)間成反比即可，所以實(shí)驗(yàn)中可以不測(cè)量遮光片的寬度，也可以不測(cè)量滑塊和重錘的質(zhì)量。