某实验小组用如图甲所示装置测量木板对木块的摩擦力所做的功.实验时,木块在重物牵引下向右运动,重物落地后,木块继续向右做匀减速运动.图乙是重物落地后打点计时器打出的纸带,纸带上的小黑点是计数点,相邻的两计数点之间还有4个点(图中未标出),计数点间的距离如图所示.已知打点计时器所用交流电的频率为50Hz.
(1)可以判断纸带的 右端 (填“左端”或“右端”)与木块连接.根据纸带提供的数据可计算出打点计时器在打下A点、B点时木块的速度vA、vB,其中vA= m/s.
(2)要测量在AB段木板对木块的摩擦力所做的功WAB,还应测量的物理量是 .
A.木板的长度l B.木块的质量m1
C.木板的质量m2 D.重物的质量m3
E.木块运动的时间t F.AB段的距离xAB
(3)在AB段木板对木块的摩擦力所做的功的表达式WAB= .问中测得的物理量的符号表示)
探究功与速度变化的关系.
【分析】(1)重物着地后,木块做匀减速直线运动,根据相等时间内的位移减小确定纸带的哪一端与木块连接.根据某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度求出A点的速度.
(2、3)该过程中摩擦力做功等于动能的变化,结合动能定理确定所需测量的物理量,求出摩擦力所做的功.
【解答】解:(1)木块在重物牵引下向右运动,重物落地后,木块继续向右做匀减速运动,则相等时间内的位移越来越小,可知纸带的右端与木块相连.
A点的瞬时速度为: m/s=0.72m/s.
(2)重物着地后,摩擦力做功等于木块动能的变化量,根据A、B的速度大小求出摩擦力做功的大小,所以还需要测量的物理量为木块的质量.故选:B.
(3)根据动能定理知,WAB=.
故答案为:(1)右端,0.72;(2)B;(3).
【点评】本题关键要明确实验的原理和实验的具体操作步骤,然后结合匀变速直线运动的规律和动能定理进行分析判断.
功率:
1、功率的定义:功与完成这些功的所用时间的比值叫做功率,功率是表示力做功快慢的物理量,是标量。
2、功率的定义式:,所求出的功率是时间t内的平均功率(功率的单位瓦特,简称瓦,符号W)。
3、功率的计算
①,表示时间t内的平均功率,不管是恒力做功,还是变力做功,都适用。
②P=Fvcosθ,其中θ是力与速度间的夹角。该公式有两种用法:
求某一时刻的瞬时功率。这时F是该时刻的作用力大小,v取瞬时值,对应的P为F在该时刻的瞬时功率;
当v为某段位移(时间)内的平均速度时,则要求这段位移(时间)内F必须为恒力,对应的P为F在该段时间内的平均功率。
4、机车功率问题:交通工具的启动问题通常说的机车的功率或发动机的功率实际是指其牵引力的功率。
①以恒定功率P启动:机车的运动过程是先作加速度减小的加速运动,后以最大速度vm=P/f作匀速直线运动;
②以恒定牵引力F启动:机车先作匀加速运动,当功率增大到额定功率时速度为v1=P/F,而后开始作加速度减小的加速运动,最后以最大速度vm=P/f作匀速直线运动。
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