Question

18．某實(shí)驗(yàn)小組想測(cè)量木板對(duì)木塊的摩擦力所做的功，裝置如圖所示．實(shí)驗(yàn)時(shí)，木塊在重物牽引下，水平向右運(yùn)動(dòng)．下圖給出了重物落地后打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶，系列小黑點(diǎn)是計(jì)數(shù)點(diǎn)，每相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)（圖中未標(biāo)出），計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離如圖所示．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用交流電頻率為50Hz，不計(jì)紙帶與木塊間的作用力．

（1）可以判斷紙帶的右（左或右）端與木塊連接．
（2）要測(cè)量在AB段木板對(duì)木塊的摩擦力所做的功W_AB，還需要測(cè)量的物理量是B．（填入所選實(shí)驗(yàn)器材和物理量前的字母）
A．木板的長(zhǎng)度l         B．木塊的質(zhì)量m₁          C．木板的質(zhì)量m₂
D．重物質(zhì)量m₃          E．木塊運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t       F．AB段的距離l_AB
（3）在AB段，木板對(duì)木塊的摩擦力所做的功的關(guān)系式W_AB=$\frac{1}{2}$m₁v_A²-$\frac{1}{2}$m₁v_B²．（用v_A、v_B和第（2）問中測(cè)得的物理量的字母表示）

Answer 1

分析 （1）重物落地后，木塊由于慣性繼續(xù)前進(jìn)，做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離逐漸減��；紙帶上某點(diǎn)的瞬時(shí)速度等于該點(diǎn)前后相鄰兩個(gè)點(diǎn)間的平均速度；
（2）克服摩擦力做的功等于動(dòng)能的減小量，故需要天平測(cè)量質(zhì)量；
（3）根據(jù)動(dòng)能定理求出木板對(duì)木塊的摩擦力所做的功．

解答 解：（1）重物落地后，木塊由于慣性繼續(xù)前進(jìn)，做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離逐漸減小，故紙帶向右運(yùn)動(dòng)，故其右端連著小木塊；
（2）木塊在運(yùn)動(dòng)過程中，克服摩擦力做的功等于木塊動(dòng)能的減小量，由動(dòng)能定理得：木塊克服摩擦力做的功為：
W_f=$\frac{1}{2}$mv_B²-$\frac{1}{2}$mv_A²，
因此實(shí)驗(yàn)過程中還需要用天平測(cè)出木塊的質(zhì)量m₁，因此需要的實(shí)驗(yàn)器材是G，需要測(cè)量的量是B．
（3）根據(jù)（2）可知，在AB段，木板對(duì)木塊的摩擦力所做的功的關(guān)系式-W_AB=$\frac{1}{2}$m₁v_B²-$\frac{1}{2}$m₁v_A²．
解得：W_AB=$\frac{1}{2}$m₁v_A²-$\frac{1}{2}$m₁v_B²
故答案為：（1）右；（2）B；（3）$\frac{1}{2}$m₁v_A²-$\frac{1}{2}$m₁v_B²

點(diǎn)評(píng) 本題關(guān)鍵要明確實(shí)驗(yàn)的原理和實(shí)驗(yàn)的具體操作步驟，然后結(jié)合勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律和動(dòng)能定理進(jìn)行分析判斷．