某物理兴趣小组为研究力做功与动能之间关系，取质量一定的物体，在水平拉力作用下在粗糙水平面上滑动，已知物体与水平面间的动摩擦因数为0.2，通过的水平位移为2m，实验测得初始位置和末位置速度、外力做功值，记录数据如下：
物理量
数据
质量 | 初状态速度
（m/s） | 初状态动能
（J） | 拉力做功
（J） | 摩擦力做功
（J） | 功的代数和
（J） | 末状态速度
（m/s） | 末状态动能
（J） | 动能的增加值
（J） | | 1kg | 2 | ______ | 6.5 | -4 | 2.5 | 3 | 4.5 | ______ | | 2kg | 24 | 4 | 29 | ______ | ______ | 5 | 25 | 21 | | 3kg | ______ | 24 | 42 | -12 | 30 | 6 | ______ | ______ |
答案
当物体质量为1kg时，有：
物体初动能：Ek=m=2J，动能增量为：△Ek=4.5J-2J=2.5J；
当物体质量为2kg时，有：
摩擦力做功为：W=mgμ=-8J，W合=29J-8J=21J；
当物体质量为3kg时，有：
物体初速度为：v==4m/s，末动能为：Ek=mv2=54J，动能增加量为：△Ek=54J-24J=30J
根据表中数据可知，合外力做功等于动能的变化量．
故答案为：2，2.5，-8，21，4，54，30，合外力做功等于动能的变化量． |
举一反三
学校开展研究性学习，某同学为了探究杆子转动时的动能表达式，设计了如图示的实验：质量为m的均匀长直杆一端固定在转轴O处，杆由水平位置静止释放，用置于圆弧上某位置的光电门测出另一端A经过该位置时的瞬时速度vA，并记下该位置与转轴O的高度差h．
（1）该同学用20分度的游标卡尺测得长直杆的横截面的直径如图为______mm．
（2）调节光电门在圆弧上的位置，测得多组数据如表格所示．请
| 组次 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | | h/m | 0.10 | 0.15 | 0.20 | 0.25 | 0.30 | | vA（m/s） | 1.73 | 2.12 | 2.46 | 2.74 | 3.00 | 某探究学习小组验证动能定理的实验装置如图甲所示．
（1）实验时首先要平衡摩擦力：取下沙桶，把木板不带滑轮的一端垫高，轻推小车，让小车______（选填“拖着”或“不拖着”）纸带运动．
（2）打点计时器使用频率为50Hz的交流电，记录小车运动的纸带如图乙所示．在纸带上相邻两计数点之间还有四个点未画出．本实验需根据此纸带计算______（选填“速度”、“加速度”）的值，其中小车通过计数点“B”时，该值=______（计算结果保留两位有效数字）．
（3）若实验室没有沙桶只有钩码，每个钩码质量m=50g，小车总质量M=200g，用该实验装置验证动能定理，则需验证重力对钩码所做的功是否等于______（选填“小车”或“小车和钩码”）动能的增量． | 图（a）为探究动能定理的实验装置示意图，实验步骤如下：
①长木板适当倾斜，以平衡小车运动过程中受到的摩擦力；
②用天平测量小车B和遮光片的总质量M、重物A的质量m，用游标卡尺测量遮光片的宽度d；用米尺测小车B与光电门之间的距离s（s小于重物离地高度h）；
③调整清华轮，使细线与长木板平行；
④让小车由静止释放，用数字毫秒及测出测光片经过光电门所用的时间△t，求出小车速度v；
⑤改变小车B与光电门之间的距离s，重复步骤④．
回答下列问题：
（1）小车经过光电门时的速度大小用d和△t表示，v=______，测量d时，某次游标卡尺（主尺的最小分度为1mm）的示数如图（b）所示，其读数为______．
（2）对于重物和小车组成的系统，下列关于探究结论的说法最恰当的应为______．
A．重物重力做的功等于小车增加的动能
B．重物重力做的功等于重物和小车增加的动能
C．重物重力做的功和小车重力做的功的代数和等于重物和小车增加的动能
D．重物重力做的功和摩擦力对小车做的功的代数和等于重物和小车增加的动能． | 某实验小组采用如图甲所示装置探究做功与动能变化的关系，小车经平衡摩擦力后，挂上橡皮筋，在橡皮筋的作用下小车弹出，脱离橡皮筋沿木板滑行．
①实验时打点计时器与学生电源按图乙连接，正确的连接是______（填“A”或“B”）
②实验中，甲、乙俩同学用两种不同的方法来改变橡皮筋对小车所做的功．
甲同学：改变相同橡皮筋的条数，小车每次到同一位置释放；
乙同学：保持橡皮筋的条数不变，小车每次拉倒不同的位置释放．
你认为______（填“甲”或“乙”）同学的方法更合理．
③从释放小车到刚脱离橡皮筋的过程，小车的运动可能是______
A．匀加速运动B．匀减速运动C．加速度增大的加速运动D．加速度减小的加速运动
④实验中测得小车质量为1.0kg，某次实验得到的纸带及测量数据如图所示，测得小车获得的动能为______J（保留两位有效数字）．打点计时器工作频率为50Hz．
 | 某同学利用如图甲所示的装置验证变力做功情况下的动能定理：在气垫导轨上相隔一定距离的两处安装两个光电门Ⅰ、Ⅱ，将一力传感器一端连在细线M上，另一端接在水平竖直挡光条，气垫导轨左端固定位移传感器（接收器）．用变力转动转轮使滑块沿轨道运动，当滑块上挡光片经过光电门Ⅰ时，光线被遮挡，光电门Ⅰ会输出高电压给相连的计算机，在计算机上就显示如图乙中△t1段所示图象，同时指令力传感器以及位移传感器工作，当挡光片讲过光电门Ⅱ时，计算机显示图象如图乙中△t2段图象所示，同时计算机指令力传感器和位移传感器停止工作，这样计算机就得到这一过程滑块的F-S图象，如图炳所示．
（1）实验前，将滑块置于气垫导轨上，滑块、N不相连接，接通气源，轻推滑块，当图乙中的△t1______△t2（选填“＞”、“＜”或“=”）时，说明气垫导轨已经水平．
（2）若测得竖直挡光条宽度为d，滑块的质量为m，通过计算机又读出实验中图乙中的△t1、△t2，请写出实验中计算滑块动能的增量△Ek的表达式______．（用已知量和测量量表示）
（3）通过计算机所绘F-s图线可以算出滑块所受力在s=0.8m内这一过程中所做的功W，W=______J．
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