Question

【題目】用如圖甲所示裝置來探究功和物體速度變化的關系，木板上固定兩個完全相同的遮光條，用不可伸長的細線將木板通過兩個滑輪與彈簧測力計相連，木板放在安裝有定滑輪和光電門的軌道上，軌道固定在水平桌面上，動滑輪上可掛鉤碼，滑輪質量、摩擦均不計。

（1）實驗中軌道應傾斜一定角度，這樣做的目的是__________；

（2）用游標卡尺測量遮光條的寬度，如圖乙所示，則遮光條的寬度______；

（3）主要實驗步驟如下：

①測量木板（含遮光條）的質量，測量兩遮光條間的距離，按圖甲正確連接器材。

②將木板左端與軌道左端對齊。由靜止釋放木板，木板在細線拉動下運動，記錄彈簧測力計示數及遮光條先后經過光電門所用的時間，則可以測出遮光條通過光電門時的速度大小和合外力對木板做的功；

③加掛鉤碼，重復②的操作，建立木板速度和細線拉力對木板做的功的相關圖像，分析得出實驗結論。

（4）根據實驗中可能遇到的困難，回答下列問題：

①由靜止釋放木板的瞬間，彈簧測力計的示數會_______（填“變大”“變小”或“不變”）；

②如果將鉤碼的個數成倍增加，細線拉力對木板做的功將_______（填“會”或“不會”）成倍增加；

③利用圖像法處理實驗結果時，應該建立_______（填“”“”或“”）圖像，如果得到的圖像是線性變化的，則說明實驗探究成功，此時圖像的斜率的表達式為________（用已知物理量的符號表示）。

Answer 1

【答案】平衡摩擦力 0.560 變小 不會

【解析】

（1）[1]實驗中軌道應傾斜一定角度，是利用木板的重力沿軌道向下的分力來平衡摩擦力；

（2）[2]根據游標卡尺的讀數方法可得遮光條的寬度為

（4）[3]釋放木板前，設彈簧測力計的示數為，根據受力平衡有

釋放的瞬間，對木板有

對鉤碼有

則有

故有

彈簧測力計的示數會變小

[4]由

可知，當鉤碼的個數成倍增加，即加倍時，不是成倍增加的，而每次位移相等，故細線拉力做的功不會成倍增加；

[5][6]以木板為研究對象，根據動能定理有

故應該建立圖像，圖像對應的函數關系為

故