老师利用如图甲所示的装置演示动能与重力势能的相互转化后,小光-查字典问答网
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  老师利用如图甲所示的装置演示动能与重力势能的相互转化后,小光想:小球在摆动过程中的机械能的大小是否与细线的长度有关呢?为了探究此问题,他设计了以下实验装置:将无弹性的

  老师利用如图甲所示的装置演示动能与重力势能的相互转化后,小光想:小球在摆动过程中的机械能的大小是否与细线的长度有关呢?为了探究此问题,他设计了以下实验装置:将无弹性的细线上端固定在铁架台上,下端拴住小球,使小球摆动到最低点时恰好撞击静止在水平桌面上的木块,如图乙所示.(不计细线固定端的摩擦与空气阻力)

  (1)小光将长为l的细线拉至水平状态静止时,小球具有的机械能是以___能的形式存在.

  (2)释放小球后,木块被小球撞击并在水平桌面上滑动了一段距离s,在此过程中木块克服___力做功.

  (3)小光多次改变拴小球的细线长度,并调整细线固定端的位置,每次均将小球拉至细线处于水平状态时自由释放,使它摆动到相同的最低点撞击同一木块,测出木块被撞击后运动的距离,通过比较运动距离的长短来判断小球具有的机械能大小.请你分析小光的实验方案是否可行?___,理由是:___.

  (4)小光想:细线没有弹性,如果换成长度为l′(l′<l)的橡皮筋拴住小球,并保持小球在第(1)问的水平高度静止(如图丙所示),自由释放小球后,若仍能摆动到原来的最低点撞击同一木块,那么借助橡皮筋的弹性应该能使木块运动的距离大于s.请你从能量转化的角度分析这一设想是否正确?___.

1回答
2020-02-03 01:17
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牛国柱

  (1)小光将长为l的细线拉至水平状态静止时,小球的速度为0即动能为0,绳子没有形变即弹性势能为0,有下落的高度即有重力势能,而机械能等于动能和势能之和,所以,小球具有的机械能是以重力势能的形式存在;

  (2)木块被小球撞击并在水平桌面上滑动了一段距离s的过程中,水平方向只受到摩擦力的作用,故在此过程中木块克服摩擦力做功;

  (3)改变拴小球的细线长度时,小球撞击同一木块后,木块运动的距离越远,克服摩擦力做的功越多,但此时小球小落的高度也会发生变化,而重力势能的大小与高度有关,即重力势能发生变化,不能探究小球在摆动过程中的机械能的大小是否与细线的长度有关;

  (4)换成长度为l′的橡皮筋拴住小球后,小球下落时重力势能转化为小球动能和橡皮筋的弹性势能,小球撞击同一木块后,木块获得的机械性能减小,木块克服摩擦力做的功减少,木块运动的距离小于s,故小光的分析是错误的.

  故答案为:

  (1)重力势;

  (2)摩擦;

  (3)不可行;小球到水平桌面的高度不同;

  (4)不正确,小球的机械能有一部分转化为橡皮筋的弹性势能,导致小球的机械能减少,从而使木块运动的距离小于s.

2020-02-03 01:20:47

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