Question

18．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，在適當(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O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)得相鄰兩點(diǎn)之間的距離如圖所示，其中OC之間的距離為16.04cm（g取9.80m/s²）
（1）物塊減速運(yùn)動(dòng)過程中加速度的大小為a=1.96m/s²，若不考慮紙帶摩擦，物塊與桌面間動(dòng)摩擦因數(shù)為0.2；
（2）物塊從O到D，所受合力做的功W=0.245J；動(dòng)能變化量△E_k=0.250J．

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a=$\frac{△x}{{T}^{2}}$=$\frac{8.64-6.68}{0.01}×1{0}^{-2}$=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F=1.98-μmg=1.98-0.2×0.5×10=0.98N；
做功W=FL=0.98×（0.1604+0.0901）=0.245J；
D點(diǎn)的速度v_D=$\frac{x}{t}$=$\frac{0.0901+0.1099}{2×0.1}$=1m/s；
動(dòng)能的變化量△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）0.245；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．