Question

15．某同學(xué)利用圖甲所示裝置進(jìn)行探究恒力做功與物塊動(dòng)能變化的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)，水平桌面上放上小物塊，適當(dāng)重物牽引下運(yùn)動(dòng)，重物落地后，物塊再運(yùn)動(dòng)一段距離停在桌面上．

通過實(shí)驗(yàn)得到如圖乙所示的紙帶，紙帶上0點(diǎn)為物塊運(yùn)動(dòng)起始時(shí)刻打的點(diǎn)，選取時(shí)間間隔0.1s，實(shí)驗(yàn)時(shí)物塊的質(zhì)量為0.50kg，力傳感器測(cè)得物塊受到的拉力為1.98N，測(cè)得（g取9.80）m/s²）
（1）物塊減速運(yùn)動(dòng)過程中加速度的大小為a=1.96m/s²；動(dòng)摩擦因數(shù)為0.2．
（2）物塊從O到D，所受合力做的功為W=0.251J；動(dòng)能變化量△E_k=0.250J（保留三位有效數(shù)字）

Answer 1

分析 （1）分析紙帶，找出減速過程，由△x=at²可求得加速度，再由牛頓第二定律可求得動(dòng)摩擦因數(shù)；
（2）通過受力分析明確合力大小，再由牛頓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，由動(dòng)能的表達(dá)式求得動(dòng)能．

解答 解：（1）由圖可知F到P物體做減速運(yùn)動(dòng)，加速度大小為：
a=$\frac{△x}{{T}^{2}}=\frac{0.0864-0.0668}{0.01}$=1.96m/s²；
由牛頓第二定律可得：
f=ma=μmg
解得：μ=$\frac{a}{g}=\frac{1.96}{9.8}$=0.2；
（2）OD過程合外力為：F=1.98-μmg=1.98-0.2×0.5×9.8=1.00N；
做功為：W=FL=1.00×（0.1604+0.0901）=0.251J；
D點(diǎn)的速度為：v_D=$\frac{x}{t}=\frac{0.0901+0.1099}{0.2}$=1m/s；
動(dòng)能的變化量為：△E_K=$\frac{1}{2}$mv_D²=$\frac{1}{2}$0.5×1=0.250J；
故答案為：（1）1.96；0.2；（2）0.251；0.250

點(diǎn)評(píng) 本題考查驗(yàn)證動(dòng)能定理的實(shí)驗(yàn)，要注意明確實(shí)驗(yàn)方法和原理，然后才能找出正確的數(shù)據(jù)處理方法．