Question

【題目】某同學(xué)利用如圖所示的裝置“探究合外力做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系”，具體實(shí)驗(yàn)步驟如下∶

A．按照?qǐng)D示安裝好實(shí)驗(yàn)裝置，掛上砂桶（含少量砂子）；

B．調(diào)節(jié)長(zhǎng)木板的傾角，輕推小車(chē)后，使小車(chē)沿長(zhǎng)木板向下運(yùn)動(dòng)，且通過(guò)兩個(gè)光電門(mén)的時(shí)間相等；

C．取下細(xì)繩和砂桶，測(cè)量砂子和桶的質(zhì)量m，并記錄數(shù)據(jù)；

D．保持長(zhǎng)木板的傾角不變，將小車(chē)置于靠近滑輪的位置，由靜止釋放小車(chē)，記錄小車(chē)先后通過(guò)光電門(mén)甲和乙時(shí)的時(shí)間t1、t2，并測(cè)量遮光條的寬度d，光電門(mén)甲、乙之間的距離為s；

E．改變光電門(mén)甲、乙之間的距離，重復(fù)步驟D；

請(qǐng)回答下列各問(wèn)題：（用題目所給字母表示）

(1)若砂桶和砂子的總質(zhì)量為m，小車(chē)的質(zhì)量為M，重力加速度為g，則步驟D中小車(chē)下滑時(shí)所受合力大小為________。（忽略空氣阻力）

(2)在誤差允許的范圍內(nèi)，若滿(mǎn)足__________，則表明物體所受合外力做的功等于物體動(dòng)能變化量。

Answer 1

【答案】mg

【解析】

（1）[1]由步驟B，可知小車(chē)和砂桶都做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)；對(duì)小車(chē)，沿斜面方向，根據(jù)平衡條件可得

對(duì)砂桶，根據(jù)平衡條件可得

在步驟D中對(duì)小車(chē)，根據(jù)牛頓第二定律有

聯(lián)立可得

即步驟D中小車(chē)加速下滑時(shí)所受合力大小為mg；

（2）[2]遮光片通過(guò)兩個(gè)光電門(mén)1、2的速度分別為

v1=，v2=

故小車(chē)動(dòng)能變化量為

在誤差允許的范圍內(nèi)，合外力做功等于物體動(dòng)能的變化量，即