Question

【題目】物理實(shí)驗(yàn)探究：

(1)探究一：曉麗在研究動能Ek與m、v關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中，如圖所示，質(zhì)量為m的小球從A點(diǎn)靜止釋放，在沒有空氣阻力的情況下，沿軌道運(yùn)動(其中BC段水平)。已知重力勢能為E勢=mgh(h為小球離軌道BC的高度，當(dāng)小球運(yùn)動到B點(diǎn)時(shí)，h=0)，動能為E動= (v為小球運(yùn)動的速度)

①用小球去撞擊木塊，并通過木塊_____來反映動能的大小。小球在A點(diǎn)的機(jī)械能E= ______；(用題目所給物理量表示)

②小球從A點(diǎn)靜止釋放到達(dá)B點(diǎn)時(shí)速度vB，則vB=_______，根據(jù)題目所給信息，推測vB與小球的質(zhì)量m________；(選填“有關(guān)”或“無關(guān)”)

(2)探究二：如圖所示，將兩個(gè)相同的小車分別放在兩個(gè)相同的管道中，然后讓速度相等的風(fēng)和水流分別通過這兩個(gè)管道2s，小車分別被推動一段距離，實(shí)驗(yàn)記錄如下：

流體	風(fēng)	水流
小車被推動距離/cm	0.3	79

(3)在相同的時(shí)間內(nèi)，相同的面積上，小車從兩種不同的能源上獲得的能量_____；(選填“相同”或“不同”)在單位時(shí)間內(nèi)、單位面積上從某種能源中所能得到的能量叫做能流密度。這是評價(jià)能源優(yōu)劣的重要指標(biāo)之一。一般地說，水能的能流密度比風(fēng)能的能流密度_____；

(4)若水的流速為v，密度是ρ，請你推導(dǎo)出水能的能流密度A的表達(dá)式__________。

Answer 1

【答案】被撞的距離的遠(yuǎn)近 mgh vB= 無關(guān) 不同 大 A＝ρv3

【解析】

(1)[1][2][3][4]實(shí)驗(yàn)過程中，用小球去撞擊木塊，并通過木塊被撞的距離的遠(yuǎn)近來反映動能的大�。恍∏蛟�A點(diǎn)時(shí)，因?yàn)殪o止所以動能為零，機(jī)械能即為小球的重力勢能，公式即為重力勢能公式

小球從A點(diǎn)靜止釋放到達(dá)B點(diǎn)時(shí)的速度vB，由于不計(jì)空氣阻力和摩擦，小球的機(jī)械能是守恒的，且小球在A點(diǎn)的機(jī)械能

到達(dá)B點(diǎn)時(shí)，高度為0，重力勢能為0，此時(shí)小球的機(jī)械能等于動能大小，即

整理得

根據(jù)上述公式可知，vB的大小與小球的質(zhì)量沒有關(guān)系。

(3)[5][6]由表中數(shù)據(jù)可知，在相同的時(shí)間內(nèi)，相同的面積上，水流把小車推動的距離遠(yuǎn)，可以判斷小車從水流上獲得的能量多，所以，小車從兩種不同的能源上獲得的能量是不同的；由此可見，水能的能流密度比風(fēng)能的能流密度大。

(4)[7]根據(jù)題意可得，水流流過的距離為

水流的體積為

所以

代入

得

因?yàn)樵趩挝粫r(shí)間內(nèi)，單位面積上從某種能源中所得到的能量叫能流密度，則水能的能流密度A的表達(dá)式為