Question

11．在追尋科學(xué)家研究足跡的過程中，某同學(xué)為探究恒力做功和物體動能變化間的關(guān)系，采用了如圖（ l ）所示的“探究物體加速度與物體質(zhì)量、受力之間關(guān)系”的實驗裝置．

（1）實驗時，該同學(xué)想用鉤碼的重力表示滑塊受到的合力，為了減小這種做法帶來的實驗誤差，你認(rèn)為在實驗中應(yīng)該采取的兩項措施是AC．
A．保證鉤碼的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量
B．選取打點計時器所打的第1點與第2點間的距離約為2mm的紙帶來處理數(shù)據(jù)
C．把長木板不帶滑輪的一端適當(dāng)墊高以平衡摩擦力
D．必須先接通電源再釋放小車
（2）如圖（ 2 ）所示是實驗中得到的一條紙帶，其中 A、B、C、D、E、F 是連續(xù)的六個計數(shù)點，相鄰計數(shù)點間的時間間隔為 T，相鄰計數(shù)點間距離已在圖中標(biāo)出，測出小車的質(zhì)量為 M，鉤碼的總質(zhì)量為 m．從打 B 點到打 E 點的過程中，合力對小車做的功是mg（△x₂+△x₃+△x₄），小車功能的增量是$\frac{1}{2}M{（\frac{△{x}_{4}+△{x}_{5}}{2T}）}^{2}-\frac{1}{2}M{（\frac{△{x}_{1}+△{x}_{2}}{2T}）}^{2}$（用題中和圖中的物理量符號來表示）

Answer 1

分析 （1）由于小車運動過程中會遇到（滑輪和細(xì)繩、小車和木板、打點計時器和紙帶之間等）阻力，所以要平衡摩擦力．平衡摩擦力時，要輕推一下小車，觀察小車是否做勻速運動；由于小車加速下降，處于失重狀態(tài)，拉力小于重力，小ma，勾碼重量越小，ma越小，拉力與重量越接進(jìn)．
（2）對系統(tǒng)研究，根據(jù)某段時間內(nèi)平均速度等于中間時刻的瞬時速度，從而得出系統(tǒng)動能的變化量，判斷系統(tǒng)動能的增加量與合力做功是否相等．

解答 解：（1）由于小車運動過程中會遇到阻力，同時由于小車加速下降，處于失重狀態(tài)，拉力小于重力，故要使拉力接進(jìn)勾碼的重量，要平衡摩擦力，以及要使勾碼的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量；
故選：AC
（2）從打 B 點到打 E 點的過程中，合力對小車做的功是W=mgh=mg（△x₂+△x₃+△x₄），
根據(jù)中間時刻的速度等于平均速度得：${v}_{B}=\frac{△{x}_{1}+△{x}_{2}}{2T}$，${v}_{E}=\frac{△{x}_{4}+△{x}_{5}}{2T}$，
小車動能的增量是$△{E}_{K}=\frac{1}{2}M{{v}_{E}}^{2}-\frac{1}{2}M{{v}_{B}}^{2}$=$\frac{1}{2}M{（\frac{△{x}_{4}+△{x}_{5}}{2T}）}^{2}-\frac{1}{2}M{（\frac{△{x}_{1}+△{x}_{2}}{2T}）}^{2}$
故答案為：（1）AC；（2）mg（△x₂+△x₃+△x₄）；$\frac{1}{2}M{（\frac{△{x}_{4}+△{x}_{5}}{2T}）}^{2}-\frac{1}{2}M{（\frac{△{x}_{1}+△{x}_{2}}{2T}）}^{2}$

點評 正確解答實驗問題的前提是明確實驗原理，從實驗原理出發(fā)進(jìn)行分析所需實驗器材、實驗步驟、所測數(shù)據(jù)等，會起到事半功倍的效果．