Question

在探究“恒力做功和物體動(dòng)能變化之間的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中．
（1）某同學(xué)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案如圖甲所示，該實(shí)驗(yàn)用鉤碼的重力表示小車(chē)受到的合外力，實(shí)驗(yàn)時(shí)在安裝正確、操作規(guī)范的前提下（已平衡摩擦力）還需要滿足的條件：

鉤碼的重力遠(yuǎn)小于小車(chē)的總重力．

（2）實(shí)驗(yàn)中，除位移、速度外，還要測(cè)出的物理量有：

鉤碼的重力和小車(chē)的總質(zhì)量．

（3）在上述實(shí)驗(yàn)中，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的交流電頻率為50Hz．某同學(xué)打出的一段紙帶如圖乙所示，則小車(chē)勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度大小為

1.40

m/s．（計(jì)算結(jié)果保留3位有效數(shù)字）

Answer 1

分析：（1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理可知，想用鉤碼的重力表示小車(chē)受到的合外力，首先需要平衡摩擦力；必須要滿足鉤碼的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車(chē)的總質(zhì)量，否則若用鉤碼的重力表示合外力，誤差將會(huì)很大．
（2）驗(yàn)證合外力的功與動(dòng)能變化間的關(guān)系的原理：mgx=

1

2

Mv2，由此可知還要測(cè)出的物理量有鉤碼的質(zhì)量和小車(chē)的總質(zhì)量，因此根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理可知需要測(cè)量的數(shù)據(jù)．
（3）小車(chē)勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，紙帶上點(diǎn)距均勻，因此根據(jù)刻度尺的示數(shù)可以求出勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度大小．

解答：解：（1）小車(chē)在水平方向上受繩的拉力和摩擦力，想用鉤碼的重力表示小車(chē)受到的合外力，首先需要平衡摩擦力；
其次：設(shè)小車(chē)質(zhì)量M，鉤碼質(zhì)量m，整體的加速度為a，繩上的拉力為F，則：對(duì)小車(chē)有：F=Ma；對(duì)鉤碼有：mg-F=ma，即：mg=（M+m）a；
如果用鉤碼的重力表示小車(chē)受到的合外力，則要求：Ma=（M+m）a，必須要滿足鉤碼的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車(chē)的總質(zhì)量，這樣兩者才能近似相等．
故答案為：鉤碼的重力遠(yuǎn)小于小車(chē)的總重力．
（2）驗(yàn)證合外力的功與動(dòng)能變化間的關(guān)系的原理：mgx=

1

2

Mv2，需要測(cè)量的物理量有：鉤碼質(zhì)量m，小車(chē)的質(zhì)量M，位移x，速度v．所以還要測(cè)出的物理量有鉤碼的質(zhì)量和小車(chē)的總質(zhì)量．
故答案為：鉤碼的重力和小車(chē)的總質(zhì)量．
（3）最后勻速的讀數(shù)就為最大速度，由紙帶可知，CE之間的速度即為最后勻速速度
v=

sCE

2T

≈1.40m/s
故答案為：1.40．

點(diǎn)評(píng)：要明確此題在驗(yàn)證合外力的功與動(dòng)能變化間的關(guān)系中用到的原理，圍繞原理，記憶需要測(cè)量的物理量及實(shí)驗(yàn)時(shí)的注意事項(xiàng)．