Question

【題目】如圖所示，在“探究小車所受外力做功與動能變化關(guān)系”的實驗中，現(xiàn)有甲、乙兩種方案：

(1)實驗操作過程中可能用到如下步驟，兩套裝置必須同時用到的實驗步驟是____。

A.平衡摩擦力

B.測量小車質(zhì)量

C.通過紙帶計算速度時，選用等間距部分

D.重復(fù)實驗時，小車從靠近打點計時器的同一位置釋放

(2)某同學利用圖乙的裝置，按正確步驟進行實驗，繪制W∝△EK的圖像時，_______(選填“需要”或“不需要”)測量W的具體數(shù)值。

(3)某同學利用圖甲的裝置平衡摩擦力后進行實驗，小車質(zhì)量為M、鉤碼的總質(zhì)量為m(m<<M)，打出的紙帶如圖丙所示，計算出B、E點時小車的速度分別vB、vE，重力加速度為g，探究B到E過程小車所受外力做功與動能變化關(guān)系，若外力做功與小車動能變化相等，則數(shù)學表達式為___________(用M、m、g、s、vB、vE表示)

(4)利用圖甲的裝置，某小組實驗結(jié)果顯示，合外力做功總是略小于小車動能的變化，請分析出現(xiàn)這種情況的可能原因是___________。

Answer 1

【答案】（1）AB （2）不需要 （3） （4）平衡摩擦力過度或傾角過大

【解析】

根據(jù)該實驗的實驗原理、要求和減少誤差的角度分析，平衡摩擦力作用后，進行實驗過程中需要用刻度尺測量紙帶上點的距離，用天平測出小車的質(zhì)量，需要改變砝碼的質(zhì)量來代替小車的拉力．根據(jù)W=Fs求出砂桶及砂的總重力做功，根據(jù)勻變速直線運動的平均速度等于中點時刻的瞬時速度求初末位置的速度，即可得到動能的變化量，從而寫出探究結(jié)果表達式，根據(jù)此表達式分析所需要的測量儀器。

(1) A項：兩套裝置中都應(yīng)保持細線的拉力即為小車所受的合外力，所以都應(yīng)平衡摩擦力，故A正確；

B項：由于要探究小車的合外力做功與小車動能的變化，所以應(yīng)測量小車的質(zhì)量，故B正確；

C項：圖甲小車做勻加速直線運動，圖乙中先加速后勻速，所以不能同時用到，故C錯誤；

D項：重復(fù)實驗時，小車從靠近打點計時器，并不一定要同一位置釋放，故D錯誤。

故選：AB。

(2) 圖乙的裝置中小車的合力即為橡皮筋的彈力，只要探究橡皮筋加倍，小車的動能是否加倍，并不要測量W的數(shù)值；

(3)由于鉤碼的總質(zhì)量遠遠小于小車的質(zhì)量，所以小車的合力近似等鉤碼的總重力，所以小車從B到E外力做的功為

小車從B到E動能的變化為：

若外力做功與小車動能變化相等，則數(shù)學表達式為；

(4) 合外力做功總是略小于小車動能的變化，說明除了拉力對小車做功外還有其它力對小車做功，即小車的重力沿斜面向下的分力大于阻力，也即平衡摩擦力過度或傾角過大。