Question

某同學利用打點計時器、已知質量為m的滑塊、可調節高度的斜面、直尺等儀器進行《探究動能定理》的實驗（如圖1），他首先將打點計時器固定在斜面的上端，并將滑塊與紙帶相連，讓紙帶穿過打點計時器，接通低壓交流電源（已知頻率為f）后釋放滑塊，打點計時器在紙帶上打下一系列記數點．
回答下列問題：（用已知字母表示）

（1）寫出影響滑塊動能變化的主要因素
（2）該實驗探究中為了求合外力，應先求出滑塊與斜面的動摩擦因數．該同學通過多次調節斜面的高度，得到一條打點間距均勻的紙帶（如圖2），此時相對應的斜面長為L斜面高為h．由此可求出滑塊與斜面的動摩擦因數為μ=

 

（3）保持斜面長度不變，升高斜面高度到H（H＞h），該同學在實驗中得到一條打點清晰的紙帶（如圖3），用直尺測出S₁ S₂ S₃，對A、B兩點研究：
此時滑塊在A、B兩點的速度大小為：V_A=

 

，V_B=

 

（4）如果該同學在記錄數據時各物理量的單位分別是：L、H、S₁、S₂、S₃為cm，m為kg，f為Hz，g為m/s²，對AB段進行研究，在實驗允許的誤差范圍內，該同學根據記錄的數據直接計算合外力對滑塊所做的功為W，滑塊動能的改變量為△E_k，結果發現兩者的差別很大，請分析其原因．寫出該同學計算出的數值W與△E_k之間正確關系的表達式．

 

．

Answer 1

分析：（1）對滑塊進行受力分析可知，滑塊下滑的過程中受到重力．斜面的支持力和摩擦力的作用，其中支持力不做功，因此，影響滑塊動能變化的主要因素是重力和摩擦力．
（2）從圖2中可知，滑塊做勻速直線運動，受到的合外力等于0；
（3）A點的瞬時速度等于OB段的平均速度，B點的瞬時速度等于AC段的平均速度；
（4）該同學使用的長度的單位不統一．可能是錯誤的主意原因．

解答：解：（1）對滑塊進行受力分析可知，滑塊下滑的過程中受到重力．斜面的支持力和摩擦力的作用，其中支持力不做功，因此，影響滑塊動能變化的主要因素是重力和摩擦力．
（2）從圖2中可知，滑塊所做的運動為勻速直線運動，受到的合外力等于0；所以：mgsinθ=μmgcosθ
整理得：μ=tanθ=

h

L2-h2

（3）A點的瞬時速度等于OB段的平均速度，vA=

OB

2T

=

s2?f

2

B點的瞬時速度等于AC段的平均速度vB=

AC

2T

=

(s3-s1)?f

2

；
（4）該同學使用的長度的單位不統一，導致探究的結論不對．可能是錯誤的主意原因．  應為W=△Ek× 10 ^-2．
故答案為：（1）影響滑塊動能變化的主要因素是重力和摩擦力．（2）μ=

h

L2-h2

；
 （3）

s2?f

2

；  

(s3-s1)?f

2

；   （4） W=△Ek× 10 ^-2

點評：在平時的做題或實驗數據的處理中，首先要統一計算使用的單位，如該同學使用的長度的單位不統一，導致探究的結論不對．切記．