Question

某小組同學用下述方法驗證動能定理，如圖所示，在帶滑輪的長板上放置一個質量為m₁的木塊，已知木塊與長板間動摩擦因數為μ．用跨過滑輪（滑輪的大小可不計）的細線將m₁與另一個木塊m₂相連接．開始時m₂離地面高度為h，m₁離長板右端距離也為h，放開后m₂帶動m₁作加速運動．當m₂落地時m₁正好離開長木板，最后m₁也落地（m₁拋出后在空中運動的過程中細線始終處于松弛狀態(tài)）．m₁、m₂、h、μ均已知，手邊只有刻度尺一個測量工具．
（1）用這個裝置及刻度尺驗證m₁、m₂一起運動過程的動能定理時

c

（A）針對的物體是m₁，過程是m₁在空中運動的過程
（B）針對的物體是m₂，過程是m₂落地前的運動過程
（C）針對的物體是m₁和m₂，過程是m₂落地前的運動過程
（D）針對的物體是m₁和m₂，過程是m₁落地前的運動過程
（2）實驗中還需要測量的物理量有

m₁的落地點到m₂落地點的距離s、長木板離地面的高度H

．（寫出具體的物理量名稱及其符號）
（3）所研究的過程中合外力做功的表達式為

m₂gh-μm₁gh

，動能變化量的表達式為

(m1+m2)gs2

4H

．（用題目中的已知量和測得量的符號表示，重力加速度為g）

Answer 1

分析：兩木塊在下面木塊m₂的重力作用下一起做加速運動，下面木塊m₂落地后，木塊m₁做平拋運動，動能定理驗證的是兩木塊一起運動的過程中；測出m₁做平拋運動的水平與豎直位移，求出平拋運動的初速度，應用功的公式、動能定理分析答題即可．

解答：解：（1）實驗研究的是兩木塊一起運動的過程，即研究對象是：物體m₁和m₂，過程是m₁落地前的運動過程，故選D；
（2）除m₁、m₂、h、μ外，還需要測量的量有：m₁的落地點到m₂落地點的距離s、長木板離地面的高度H； 
（3）在兩木塊一起運動過程中，合外力所做的功W=m₂gh-μm₁gh；m₁做平拋運動，則H=

1

2

gt²，s=vt，解得，平拋運動的初速度v=s

g 2H

，
動能的變化量△E_K=

1

2

（m₁+m₂）v²=

(m1+m2)gs2

4H

；
故答案為：（1）（2）（3）m₂gh-μm₁gh；

(m1+m2)gs2

4H

．

點評：知道實驗的原理、分析清楚實驗過程、應用平拋運動規(guī)律與動能的計算公式即可正確解題．