Question

某實(shí)驗(yàn)小組采用如圖1所示的裝置探究“動(dòng)能定理”，圖中小車(chē)中可放置砝碼．實(shí)驗(yàn)中，小車(chē)碰到制動(dòng)裝置時(shí)，鉤碼尚未到達(dá)地面，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器工作頻率為50Hz．

（1）實(shí)驗(yàn)的部分步驟如下：
①在小車(chē)中放入砝碼，把紙帶穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，連在小車(chē)后端，用細(xì)線連接小車(chē)和鉤碼；
②將小車(chē)停在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器附近，接通電源，釋放小車(chē)，小車(chē)拖動(dòng)紙帶，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打下一列點(diǎn)，關(guān)閉電源；
③改變鉤碼或小車(chē)中砝碼的數(shù)量，更換紙帶，重復(fù)②的操作．
（2）圖2是鉤碼質(zhì)量為0.03kg，砝碼質(zhì)量為0.02kg時(shí)得到的一條紙帶，在紙帶上選擇起始點(diǎn)O及A、B、C、D和E五個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，可獲得各計(jì)數(shù)點(diǎn)到O的距離s及對(duì)應(yīng)時(shí)刻小車(chē)的瞬時(shí)速度v．請(qǐng)將C點(diǎn)的測(cè)量結(jié)果填在表1中的相應(yīng)位置．
（3）在小車(chē)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，對(duì)于鉤碼、砝碼和小車(chē)組成的系統(tǒng)，

鉤碼的重力

做正功，

摩擦力

做負(fù)功．
（4）實(shí)驗(yàn)小組根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪出了圖3中的圖線（其中△v²=v²-v₀²），根據(jù)圖線可獲得的結(jié)論是

△v²與S成正比

．要驗(yàn)證“動(dòng)能定理”，還需要測(cè)量的物理量是摩擦力和

小車(chē)的質(zhì)量

．
表1紙帶的測(cè)量結(jié)果

測(cè)量點(diǎn)	s/cm	v/m?s-1
O	0.00	0.35
A	1.51	0.40
B	3.20	0.45
C	5.08	0.49
D	7.15	0.54
E	9.41	0.60

Answer 1

分析：了解打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的使用規(guī)則；小車(chē)在鉤碼的作用下拖動(dòng)紙帶在粗糙水平面上做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，通過(guò)對(duì)紙帶計(jì)數(shù)點(diǎn)處理可算出各點(diǎn)的速度大小及發(fā)生的位移．同時(shí)測(cè)量小車(chē)的質(zhì)量與小車(chē)在粗糙水平面的摩擦力，從而可求出合力做的功與小車(chē)的動(dòng)能變化關(guān)系．

解答：解：（2）C到O距離為：s_OC=6.08-1.00cm=5.08cm；由勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律得：vc=

vB+vD

2

=

0.45+0.54

2

m/s=0.49m/s
（3）小車(chē)初末速度的平方差與位移成正比，即v²-v₀²=ks
運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，對(duì)于鉤碼、砝碼和小車(chē)組成的系統(tǒng)，鉤碼重力做正功，小車(chē)與木板及紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器間的摩擦力做負(fù)功
（4）在實(shí)驗(yàn)小組根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪出了圖3中的△v²-S圖線中，得到的圖線是過(guò)原點(diǎn)的直線，說(shuō)明了△v²與S成正比；
  要驗(yàn)證“動(dòng)能定理”，即(mg-f)?s=

1

2

Mv2-

1

2

M

v

2 0

，還需要測(cè)量的物理量是摩擦力f和小車(chē)的質(zhì)量M．
故答案為：（2）5.08，0.49；（3）鉤碼的重力，摩擦力；（4）△v²與S成正比；小車(chē)的質(zhì)量

點(diǎn)評(píng)：通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)探究物體的動(dòng)能定理，一是培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力，二是更能讓學(xué)生理解動(dòng)能定理的內(nèi)涵