Question

【题目】为了探究合力做功与物体动能变化的关系，某实验小组设计了如下实验方案：木板左端固定着一个挡板，一根轻质弹簧左端可以拴在挡板上，右端可以拴住一个滑块，滑块右端拴着一根细线，细线跨过木板右端的定滑轮，拴着一个重锤，重锤右侧有一个遮光片，当弹簧的长度为原长时，遮光片恰好处于光电门A处，光电门A和B分别连接计时器（图中未画出）。已知弹性势能的表达式为Ep＝k(Δx)2，忽略滑轮摩擦及空气阻力。实验步骤如下：

（1）简述平衡摩擦力的方法：___________________________________________。

（2）在挡板和滑块间连接好弹簧，保持木板倾角不变，将弹簧分别拉长Δx、2Δx、3Δx、4Δx、…后，从静止释放滑块，分别记下遮光片通过光电门A的时间t1、t2、t3、t4、…。若将前3次实验中弹簧对小物块做的功分别记为W1、W2、W3，则W1∶W2∶W3＝________；

（3）若以W为纵坐标、为横坐标作图，则得到的图象近似是________（填“一条直线”或“一条曲线”）。

（4）实验中， ________（填“必须”或“可以不”）测量遮光片的宽度。________（填“必须”或“可以不”）测量滑块和重锤的质量。

Answer 1

【答案】 （1）将木板右侧垫起一定高度，是遮光片通过两光电门的时间相同 （2）1:4:9 （3）一条直线 可以不 可以不

【解析】(1) 将木板右侧垫起一定高度，滑块不连弹簧时，让滑块由静止释放，当重锤上的遮光片通过两光电门的时间相同时，说明重锤做匀速直线运动，即滑块做匀速直线运动，即平衡了摩擦力；

(2)由功的定义式： ，所以；

(3)根据能量守恒可知：弹簧弹力所做的功等于滑块与重锤动能增加之和，（其中滑块重力势能的减小等于重锤重力势能的增加）即， ，（其中d为遮光片的宽度），所以得到的图象近似一条直线；

(4)根据能量守恒可知： ，实验中只要得到，当弹簧伸长量与

遮光片通过光电门A的时间成反比即可，所以实验中可以不测量遮光片的宽度，也可以不测量滑块和重锤的质量。