Question

【題目】小明利用如圖裝置研究做功與能量的轉(zhuǎn)化關(guān)系。重物通過(guò)細(xì)繩與木塊相連，細(xì)繩不可伸長(zhǎng)，為水平面，段長(zhǎng)為L，表面光滑；段粗糙，實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)，木塊的細(xì)繩拉直，質(zhì)量為M的木塊位于P點(diǎn)，質(zhì)量為的重物恰好置于地面，將木塊從P向右拉至，放手后木塊向左運(yùn)動(dòng)，最終停在點(diǎn)，長(zhǎng)為。不計(jì)空氣阻力、滑輪摩擦。

(1)木塊在段運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，重物的重力做功為（用字母表示）___________；木塊經(jīng)過(guò)段內(nèi)能______________（選填“不變”、“增大”或“減小”）；

(2)觀察實(shí)驗(yàn)并聯(lián)系生活實(shí)際，小明提出猜想：重物和木塊獲得的總動(dòng)能與重物重力做功多少有關(guān)。他提出猜想的生活依據(jù)是：________________ ；

(3)為了驗(yàn)證猜想，小明做了以下實(shí)驗(yàn)，重物，木塊，改變木塊從點(diǎn)右移的距離，測(cè)得一組數(shù)據(jù)，記錄如下：（取）

序號(hào)	1	2	3	4	5	6
的長(zhǎng)	0.1	0.15	0.2	0.35	0.45	0.5
木塊在點(diǎn)的速度平方	0.2	0.3	0.4	0.7	0.9	1.0

①已知物體動(dòng)能的表達(dá)式為，分析重物和木塊獲得的總動(dòng)能與重物的重力做功的多少，可知猜想是____________（選填“正確”或“錯(cuò)誤”）的，得出的結(jié)論是__________。在段滑行的過(guò)程中，該系統(tǒng)（重物和木塊）的機(jī)械能____________（選填“守恒”或“不守恒”）；

②利用實(shí)驗(yàn)信息分析，當(dāng)時(shí)，木塊M在點(diǎn)獲得的動(dòng)能是___________________J；

(4)如果上述結(jié)論具有普遍性，則一個(gè)物體從高為的光滑斜面頂端，由靜止開(kāi)始滑下，不計(jì)空氣阻力，物體滑到斜面底端時(shí)的速度_____________（用字母表示）。

Answer 1

【答案】 增大 物體下落過(guò)程中速度越來(lái)越快 正確 重物和木塊獲得的總動(dòng)能與重物重力做功的多少相等 守恒 0.63

【解析】

(1)[1]由題意可知，重物的重力是，木塊在段運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，重物下降的高度是L，那么重物的重力做功大小是

[2]木塊經(jīng)過(guò)段由于受到摩擦力的作用，內(nèi)能會(huì)增大。

(2)[3]重物和木塊獲得的總動(dòng)能與重物重力做功多少有關(guān)，隨著重物重力做功越來(lái)越大，速度也越來(lái)越大，所以這個(gè)依據(jù)是物體下落過(guò)程中速度越來(lái)越快。

(3)[4]由表中數(shù)據(jù)可看到，的數(shù)值越大，木塊在P點(diǎn)的速度越大，動(dòng)能越大，所以猜想是正確的。

[5]由表中數(shù)據(jù)可知，第1次實(shí)驗(yàn)中重物和木塊獲得的總動(dòng)能是

重物的重力做功是

第2次實(shí)驗(yàn)中重物和木塊獲得的總動(dòng)能是

重物的重力做功是

同理，第3、4、5、6次實(shí)驗(yàn)也可以得到這樣的數(shù)據(jù)，所以可得出結(jié)論：重物和木塊獲得的總動(dòng)能與重物重力做功的多少相等。

[6]段是光滑的，所以勢(shì)能完全轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，系統(tǒng)機(jī)械能守恒。

[7]比較表中數(shù)據(jù)可知，與成正比，當(dāng)時(shí)，，那么

解得，可得到，當(dāng)時(shí)

所以可知木塊M在點(diǎn)獲得的動(dòng)能是

(4)[8]一個(gè)物體從高為的光滑斜面頂端，由靜止開(kāi)始滑下，不計(jì)空氣阻力，則機(jī)械能是守恒的，物體重力所做的功轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，可以得到關(guān)系式

解得。