Question

为了“探究动能改变与合外力做功”的关系,某同学设计了如下实验方案:

第一步:把带有定滑轮的木板（有滑轮的）一端垫起,把质量为M的滑块通过细绳跨过定滑轮与质量为m的重锤相连,重锤后连一穿过打点计时器的纸带,调整木板倾角,直到轻推滑块后,滑块沿木板向下匀速运动,如图甲所示．

第二步:保持长木板的倾角不变,将打点计时器安装在长木板靠近滑轮处,取下细绳和重锤,将滑块与纸带相连,使纸带穿过打点计时器,然后接通电源,释放滑块,使之从静止开始向下加速运动,打出纸带,如图乙所示．打出的纸带如图丙所示．

请回答下列问题:

（1）已知O、A、B、C、D、E、F相邻计数点间的时间间隔为Δt,根据纸带求滑块速度,打点计时器打B点时滑块速度v_B＝________．

（2）已知重锤质量为m,当地的重力加速度为g,要测出某一过程合外力对滑块做的功还必须测出这一过程滑块________（写出物理名称及符号,只写一个物理量）,合外力对滑块做功的表达式W_合＝________．

（3）算出滑块运动OA、OB、OC、OD、OE段合外力对滑块所做的功W以及在A、B、C、D、E各点的速度v,以v²为纵轴、W为横轴建立坐标系,描点作出v²－W图像,可知该图像是一条________,根据图像还可求得________．

Answer

（1）；

（2）下滑的位移x；mgx；

（3）过原点的直线;滑块的质量M

【解析】试题分析：（1）匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度，故：

（2）本题运动过程中，物块受到的合力为重力，要求合力做的功，则还需要测出这一过程滑块运动的位移x，则合外力对滑块做功的表达式W合=mgx;

（3）合外力做的功为，

所以，则v2-W图象是一条过原点的倾斜的直线，根据图象课求得直线斜率为k，所以，即根据图象可以求得滑块的质量M。

考点：探究动能改变与合外力做功的关系

【名师点睛】本题考查探究动能改变与合外力做功的关系的实验；其中主要考查了打点计时器中求瞬时速度的方法，关键是搞清实验的原理，并且能根据做功公式求出W与v2的关系式，根据图象的斜率求解质量，难度适中。