Question

2．某實(shí)驗(yàn)小組在實(shí)驗(yàn)室中利用圖甲所示實(shí)驗(yàn)裝置來探究合力做功與物體動能變化的關(guān)系．實(shí)驗(yàn)步驟如下：
①將木板固定在水平桌面上，一端裝上定滑輪，木板上放置一質(zhì)量M=200g的滑塊，左端與穿過電磁打點(diǎn)計時器的紙帶相連；
②將左端適當(dāng)墊高，給滑塊一個初速度，滑塊恰好能做勻速直線運(yùn)動；
③滑塊右端通過跨過定滑輪的細(xì)線與質(zhì)量m=l0g的砝碼連接，實(shí)驗(yàn)中用砝碼的重力代替小車受到的拉力．接通電源，釋放砝碼，滑塊開始運(yùn)動，打點(diǎn)計時器打出紙帶的一部分如圖乙所示，0、1…5、6為計數(shù)點(diǎn)，每相鄰兩計數(shù)點(diǎn)間還有四個點(diǎn)未畫出．已知打點(diǎn)計時器使用的交流電源的頻率為50Hz，當(dāng)?shù)氐闹亓�加速度g=9.8m/s²，所有運(yùn)算結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字．

（1）滑塊打點(diǎn)1時的動能為1.5×10^-3J；打點(diǎn)5時的動能為9.8×10^-3J
（2）在從點(diǎn)l運(yùn)動到點(diǎn)5過程中拉力所做的功W=8.3×10^-3J
（3）通過計算，發(fā)現(xiàn)拉力所做的功大于（填“大于”、“小于”或者“等于”）滑塊動能的增加，原因是拉力不是等于重力，而比重力小，
但實(shí)際是代入重力大小來計算拉力的大小．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)平均速度等于中時刻的瞬時速度，即可求得點(diǎn)1與5的速度，再結(jié)合動能表達(dá)式求解；
（2）根據(jù)砝碼的重力等于繩子的拉力，依據(jù)做功表達(dá)式，即可求解；
（3）根據(jù)牛頓第二定律，可知，重力大于拉力，從而導(dǎo)致拉力做功大于動能的增加．

解答 解：（1）根據(jù)平均速度等于中時刻的瞬時速度，則點(diǎn)1的速度為v₁=$\frac{0.0248}{0.2}$=0.124m/s；
同理，則點(diǎn)5的速度為v₅=$\frac{0.1314-0.0688}{0.2}$=0.313m/s；
那么滑塊打點(diǎn)1時的動能為E_k1=$\frac{1}{2}×0.2×0.12{4}^{2}$=1.5×10^-3J；
打點(diǎn)5時的動能為E_k5=$\frac{1}{2}×0.2×0.31{3}^{2}$=9.8×10^-3J；
（2）由于用砝碼的重力代替小車受到的拉力，
那么在從點(diǎn)1運(yùn)動到點(diǎn)5過程中拉力所做的功W=mgx₁₅=0.01×10×（0.0977-0.0101）=8.76×10^-3J
（3）從1到5動能的增加量△E_k=9.8×10^-3J-1.5×10^-3J=8.3×10^-3J；
拉力所做的功大于滑塊動能的增加，原因是拉力不是等于重力，而比重力小，
但實(shí)際是代入重力大小來計算拉力的大小，因此拉力做的功大于動能的增加量；
故答案為：（1）1.5×10^-3，9.8×10^-3；（2）8.3×10^-3； （3）大于，拉力不是等于重力，而比重力小，但實(shí)際是代入重力大小來計算拉力的大�。�

點(diǎn)評 考查求瞬時速度的方法，掌握力做功表達(dá)式的內(nèi)容，注意拉力等于重力的條件，并掌握牛頓第二定律來判定拉力與重力的大小關(guān)系．