Question

8．用如圖1所示裝置探究“功與速度變化的關系”．實驗步驟如下：
A．細繩一端系在滑塊上，另一端通過滑輪掛上鉤碼（忽略滑輪與繩子間的摩擦），用墊塊將長木板右端墊起．調整長木板的傾角，直至輕推滑塊后，滑塊沿長木板向下做勻速直線運動；
B．保持長木板的傾角不變，取下細繩和鉤碼，讓滑塊沿長木板向下做勻加速直線運動．
請回答下列問題：

（1）實驗中是否需要滿足鉤碼質量遠遠小于滑塊質量．否（填“是”或“否”）；
（2）若滑塊質量為M、鉤碼質量為m、當打點計時器打下1、3點時滑塊的速度分別為v₁和v₃，1、3兩點之間距離為s，重力加速度為g．探究結果的表達式是mgs=$\frac{1}{2}M{{v}_{3}}^{2}-\frac{1}{2}M{{v}_{1}}^{2}$．（用相應的符號表示）

Answer 1

分析 平衡摩擦力后，滑塊合力為零，滑塊重力沿斜面向下的分力與摩擦力的合力等于細繩的拉力，拉力又等于鉤碼的重力．結合實驗的原理得出功能的表達式．

解答 解：（1）平衡摩擦力后滑塊在勻加速下滑過程中所受的合外力大小等于細繩的拉力，平衡摩擦力時，由于鉤碼做勻速直線運動，細繩的拉力大小等于鉤碼的重力大小，所以滑塊所受的合外力大小等于鉤碼的重力大�。�不需要滿足鉤碼質量遠小于滑塊質量．
（2）滑塊的合力為mg，合力做功為mgs，動能的變化量為$\frac{1}{2}m{{v}_{3}}^{2}-\frac{1}{2}m{{v}_{1}}^{2}$，探究結果的表達式是mgs=$\frac{1}{2}M{{v}_{3}}^{2}-\frac{1}{2}M{{v}_{1}}^{2}$．
故答案為：（1）否，（2）mgs=$\frac{1}{2}M{{v}_{3}}^{2}-\frac{1}{2}M{{v}_{1}}^{2}$．

點評 明確實驗原理是解決實驗題的關鍵．本實驗應理解為什么掛鉤碼前要首先平衡摩擦力，知道滑塊所受的合力等于鉤碼的重力．