Question

11．现要探究“合外力做功与物体动能增加量的关系”．给定下述器材：一倾角可调的光滑长斜面，小车，打点计时器及纸带，米尺，装置如图（甲）．

①打点计时器应接交流（填“交流”或“直流”）电源．
②设斜面倾角为θ，小车质量为m，重力加速度为g，静止释放小车，当小车位移为S时的瞬时速度为v，则该过程合外力做的功为W=mgS•sinθ．小车增加的动能△E_K=$\frac{1}{2}m{v}^{2}$．
③图乙是根据实验绘出的S-v²图线，斜率表示$\frac{1}{2gsinθ}$．

Answer 1

分析 根据实验的原理确定所需测量的物理量，从而确定所需的测量器材；根据重力做功的公式：W=mgh即可求出重力的功；根据动能的表达式求出小车增加的动能；根据合外力的功与物体动能的关系即可求出斜率的意义．

解答 解：①实验中使用打点计时器，所以需要电压合适的50Hz交流电源．
②斜面倾角为θ，小车质量为m，重力加速度为g，静止释放小车，当小车位移为S重力做功：
W=mgh=mgS•sinθ．
小车的瞬时速度是v，则动能为：${E}_{k}=\frac{1}{2}m{v}^{2}$
③若重力对物体做的功全部转化为物体的动能则满足：$mgS•sinθ=\frac{1}{2}m{v}^{2}$．
图线的斜率：$k=\frac{S}{{v}^{2}}=\frac{1}{2gsinθ}$
故答案为：①交流； ②mgSsinθ，$\frac{1}{2}m{v^2}$；③$\frac{1}{2gsinθ}$

点评 该题命题意图：实验题尽量简单，以崭新的情景考查最基本的动能定理．实验重点考查打点计时器的使用，实验原理的理解和从图象分析数据的能力．