Question

【題目】老師利用如圖甲所示的裝置演示動(dòng)能與重力勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化后，小光想：小球在擺動(dòng)過程中的機(jī)械能的大小是否與細(xì)線的長(zhǎng)度有關(guān)呢？為了探究此問題，他設(shè)計(jì)了以下實(shí)驗(yàn)裝置：將無彈性的細(xì)線上端固定在鐵架臺(tái)上，下端拴住小球，使小球擺動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)恰好撞擊靜止在水平桌面上的木塊，如圖乙所示。（不計(jì)細(xì)線固定端的摩擦與空氣阻力）

（1）小光將長(zhǎng)l的細(xì)線拉至水平狀態(tài)靜止時(shí)，小球具有的機(jī)械能是以_____能的形式存在。

（2）釋放小球后，木塊被小球撞擊并在水平桌面上滑動(dòng)了一段距離s，在此過程中木塊克服_____力做功。

（3）小光多次改變拴小球的細(xì)線長(zhǎng)度，并調(diào)整細(xì)線固定端的位置，每次均將小球拉至細(xì)線處于水平狀態(tài)時(shí)自由釋放，使它擺動(dòng)到相同的最低點(diǎn)撞擊同一木塊，測(cè)出木塊被撞擊后運(yùn)動(dòng)的距離，通過比較運(yùn)動(dòng)距離的長(zhǎng)短來判斷小球具有的機(jī)械能大小。請(qǐng)你分析小光的實(shí)驗(yàn)方案是否可行？_____，理由是_____。

（4）小光想：細(xì)線沒有彈性，如果換成長(zhǎng)度l′（l′<l）的橡皮筋拴住小球，并保持小球在第（1）問的水平高度靜止（如圖丙），自由釋放小球后，若仍能擺動(dòng)到原來的最低點(diǎn)撞擊同一木塊，那么借助橡皮筋的彈性應(yīng)該能使木塊運(yùn)動(dòng)的距離大于s。請(qǐng)你從能量轉(zhuǎn)化的角度分析這一設(shè)想是否正確？_____。

Answer 1

【答案】 重力勢(shì) 摩擦 不可行 不能控制高度相同 重力勢(shì)能中的一部分能量轉(zhuǎn)化為橡皮筋的彈性勢(shì)能，故小球擺動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能減小

【解析】（1）小光將長(zhǎng)l的細(xì)線拉至水平狀態(tài)靜止時(shí)，小球具有相當(dāng)?shù)母叨�，而靜止沒有速度，所以小球具有重力勢(shì)能。

（2）木塊在水平桌面上滑動(dòng)，因?yàn)榕c桌面間有摩擦力的存在，所以小車運(yùn)動(dòng)越來越慢，最終停下，是克服摩擦力做了功，動(dòng)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。

（3）因?yàn)榘傺芯繖C(jī)械能與擺線長(zhǎng)度的關(guān)系，根據(jù)控制變量法的思想，應(yīng)控制小球的高度相同，而他的方案，小球的高度會(huì)有變化，所以小光的實(shí)驗(yàn)方案不可行。

（4）根據(jù)小光的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，小球下降時(shí)，一部分重力勢(shì)能會(huì)轉(zhuǎn)化為彈性勢(shì)能，所以小球到最低點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能小于原來的動(dòng)能，故木塊撞擊后，運(yùn)動(dòng)的距離近。沒想不正確。

答案：(1). 重力勢(shì) (2). 摩擦 (3). 不可行 (4). 不能控制高度相同 (5). 重力勢(shì)能中的一部分能量轉(zhuǎn)化為橡皮筋的彈性勢(shì)能，故小球擺動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能減小