Question

某小組同學(xué)用下述方法驗(yàn)證動(dòng)能定理，如圖所示，在帶滑輪的長(zhǎng)板上放置一個(gè)質(zhì)量為m₁的木塊，已知木塊與長(zhǎng)板間動(dòng)摩擦因數(shù)為μ．用跨過(guò)滑輪（滑輪的大小可不計(jì)）的細(xì)線將m₁與另一個(gè)木塊m₂相連接．開始時(shí)m₂離地面高度為h，m₁離長(zhǎng)板右端距離也為h，放開后m₂帶動(dòng)m₁作加速運(yùn)動(dòng)．當(dāng)m₂落地時(shí)m₁正好離開長(zhǎng)木板，最后m₁也落地（m₁拋出后在空中運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中細(xì)線始終處于松弛狀態(tài)）．m₁、m₂、h、μ均已知，手邊只有刻度尺一個(gè)測(cè)量工具．
（1）用這個(gè)裝置及刻度尺驗(yàn)證m₁、m₂一起運(yùn)動(dòng)過(guò)程的動(dòng)能定理時(shí)

c

（A）針對(duì)的物體是m₁，過(guò)程是m₁在空中運(yùn)動(dòng)的過(guò)程
（B）針對(duì)的物體是m₂，過(guò)程是m₂落地前的運(yùn)動(dòng)過(guò)程
（C）針對(duì)的物體是m₁和m₂，過(guò)程是m₂落地前的運(yùn)動(dòng)過(guò)程
（D）針對(duì)的物體是m₁和m₂，過(guò)程是m₁落地前的運(yùn)動(dòng)過(guò)程
（2）實(shí)驗(yàn)中還需要測(cè)量的物理量有

m₁的落地點(diǎn)到m₂落地點(diǎn)的距離s、長(zhǎng)木板離地面的高度H

．（寫出具體的物理量名稱及其符號(hào)）
（3）所研究的過(guò)程中合外力做功的表達(dá)式為

m₂gh-μm₁gh

，動(dòng)能變化量的表達(dá)式為

(m1+m2)gs2

4H

．（用題目中的已知量和測(cè)得量的符號(hào)表示，重力加速度為g）

Answer 1

分析：兩木塊在下面木塊m₂的重力作用下一起做加速運(yùn)動(dòng)，下面木塊m₂落地后，木塊m₁做平拋運(yùn)動(dòng)，動(dòng)能定理驗(yàn)證的是兩木塊一起運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中；測(cè)出m₁做平拋運(yùn)動(dòng)的水平與豎直位移，求出平拋運(yùn)動(dòng)的初速度，應(yīng)用功的公式、動(dòng)能定理分析答題即可．

解答：解：（1）實(shí)驗(yàn)研究的是兩木塊一起運(yùn)動(dòng)的過(guò)程，即研究對(duì)象是：物體m₁和m₂，過(guò)程是m₁落地前的運(yùn)動(dòng)過(guò)程，故選D；
（2）除m₁、m₂、h、μ外，還需要測(cè)量的量有：m₁的落地點(diǎn)到m₂落地點(diǎn)的距離s、長(zhǎng)木板離地面的高度H； 
（3）在兩木塊一起運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，合外力所做的功W=m₂gh-μm₁gh；m₁做平拋運(yùn)動(dòng)，則H=

1

2

gt²，s=vt，解得，平拋運(yùn)動(dòng)的初速度v=s

g 2H

，
動(dòng)能的變化量△E_K=

1

2

（m₁+m₂）v²=

(m1+m2)gs2

4H

；
故答案為：（1）（2）（3）m₂gh-μm₁gh；

(m1+m2)gs2

4H

．

點(diǎn)評(píng)：知道實(shí)驗(yàn)的原理、分析清楚實(shí)驗(yàn)過(guò)程、應(yīng)用平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律與動(dòng)能的計(jì)算公式即可正確解題．