Question

【題目】某實驗小組為了探究功與動能變化的關系，利用如圖所示的裝置.在豎直墻上的A點安裝一個拉力傳感器，用不可伸長的柔軟輕繩一端與質量為1.00 kg的小球C連接，另一端繞過小滑輪B(可以忽略滑輪大小)與傳感器連接，定滑輪B與A等高，BD為水平參考線，測出BC間繩長L＝0.80 m.實驗中，使繩始終處于繃直狀態(tài)，將小球從距離BD線高h處由靜止開始釋放，從拉力傳感器記錄的拉力變化圖線中讀出拉力的最大值為F.改變h的值，記錄下相應的最大拉力F，取H＝L－h，g＝9.80 m/s2，實驗中得到的部分數(shù)據(jù)如下表所示.

h/m	0.10	0.20	0.30	0.40	……
H/m	0.70	0.60	0.50	0.40	……
F/N	26.88	24.45	22.00	19.56	……

(1)當H＝0.60 m時，小球的最大動能為________ J，此過程中外力做功為________ J；

(2)實驗結論是：______________________________________________________

(3)根據(jù)實驗結論，推導出F與H之間的關系為：__________________.

Answer 1

【答案】 5.86 J 5.88 J 外力所做的功等于物體動能的增量. F＝24.5H＋9.8.

【解析】(1)根據(jù)實驗中得到的數(shù)據(jù)可知，H＝0.60 m，F＝24.45 N，

小球運動到最低點時，動能最大，受到的拉力最大，

在最低點，根據(jù)牛頓第二定律得：F－mg＝m解得：mv2＝5.86 J，

此過程中外力做功為W＝mg(L－h)＝1.00×9.80×0.60 J＝5.88 J.

(2)實驗結論為在實驗誤差允許的范圍內，外力所做的功等于物體動能的增量.

(3)根據(jù)實驗結論可知，F－mg＝m，mv2＝mg(L－h)，解得：F＝H＋mg，

代入數(shù)據(jù)得：F＝24.5H＋9.8.