Question

如圖（a）所示的裝置可以驗(yàn)證變力做功情況下的動(dòng)能定理：在一輛小車上安裝兩擋光片a、b和位移傳感器的發(fā)射端，光電門傳感器、位移傳感器的接收端、力傳感器安裝在水平放置的固定光滑軌道上，將兩塊磁鐵分別安裝于力傳感器的受力端和小車上對(duì)應(yīng)的位置，且同性磁極相對(duì)．
讓小車向力傳感器方向運(yùn)動(dòng)，當(dāng)擋光片a經(jīng)過光電門傳感器時(shí)，計(jì)算機(jī)記錄下此時(shí)小車的速度v₀，同時(shí)觸發(fā)力傳感器以及位移傳感器工作，當(dāng)擋光片b經(jīng)過光電門時(shí)，計(jì)算機(jī)再次記錄下此時(shí)小車的速度v_t，同時(shí)力傳感器和位移傳感器停止工作，便可得到這一過程的小車所受的磁力和位移的F-s圖象，如圖（b）所示．
（1）若小車的質(zhì)量為m，請(qǐng)寫出計(jì)算小車動(dòng)能的增量△E_k的表達(dá)式：

 

．（用已知量和測(cè)量量表示）
（2）小車在這一過程做加速度

 

、速度

 

的運(yùn)動(dòng)．（選填“變大”、“不變”或“變小”）
（3）計(jì)算機(jī)通過F-s圖線可以算出磁力在這一過程中所做的功．請(qǐng)根據(jù)學(xué)過的知識(shí)寫出根據(jù)F-s圖線估算磁力在這一過程所做功大小的方法：

 

．

Answer 1

分析：（1）由動(dòng)能的表達(dá)式計(jì)算動(dòng)能的增量；
（2）F逐漸增大，根據(jù)牛頓第二定律可知，加速度逐漸增大，而加速度方向與速度方向相反，所以速度減�。�
（3）F-s圖象中，圖線與坐標(biāo)軸圍成的面積表示功

解答：解：（1）由動(dòng)能的表達(dá)式得：△E_k=

1

2

mv_t²-

1

2

mv₀²，
（2）F逐漸增大，根據(jù)牛頓第二定律可知，加速度逐漸增大，而加速度方向與速度方向相反，所以速度減��；
（3）F-s圖象中，圖線與坐標(biāo)軸圍成的面積表示功，所以估算圖線下方的面積，其大小即為磁力在這一過程所做功大小．
故答案為：△E_k=

1

2

mv_t²-

1

2

mv₀²；增大，減��；估算圖線下方的面積，其大小即為磁力在這一過程所做功大小

點(diǎn)評(píng)：了解光電門測(cè)量瞬時(shí)速度的原理，實(shí)驗(yàn)中我們要清楚研究對(duì)象和研究過程，對(duì)于系統(tǒng)我們要考慮全面，同時(shí)明確實(shí)驗(yàn)原理是解答實(shí)驗(yàn)問題的前提；注意圖象面積的意義