Question

科學(xué)規(guī)律的發(fā)現(xiàn)離不開科學(xué)探究，而科學(xué)探究可以分為理論探究和實(shí)驗(yàn)探究．下面我們追尋科學(xué)家的研究足跡用實(shí)驗(yàn)探究恒力做功和物體動(dòng)能變化之間的關(guān)系．

（1）某同學(xué)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案如圖1所示，該實(shí)驗(yàn)用鉤碼的重力表示小車受到的合外力，為此，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）還需要滿足的條件是：

 

．
（2）圖2所示是某次實(shí)驗(yàn)中得到的一條紙帶，其中A、B、C、D、E、F，是該同學(xué)確定的計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為T，間距如圖．則打c點(diǎn)時(shí)小車的速度為

 

；要驗(yàn)證合外力的功與動(dòng)能變化間的關(guān)系，除位移、速度外，還要測(cè)出的物理量有

 

．

Answer 1

分析：（1）小車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受到的合外力，首先需要平衡摩擦力；其次：設(shè)小車加速度為a，則：繩上的力為F=Ma，對(duì)鉤碼來(lái)說(shuō)：mg-Ma=ma，即：mg=（M+m）a，如果用鉤碼的重力表示小車受到的合外力，則Ma=（M+m）a，必須要滿足鉤碼的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的總質(zhì)量．
（2）C是BD的中間時(shí)刻，所以C點(diǎn)的速度就等于BD過(guò)程中的平均速度．
（3）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)量和小車的總質(zhì)量．

解答：解：（1）小車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受到的合外力，首先需要平衡摩擦力；
其次：設(shè)小車質(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)小于小車的總質(zhì)量，這樣兩者才能近似相等．
（2）C是BD的中間時(shí)刻，所以C點(diǎn)的速度就等于BD過(guò)程中的平均速度：即：vc=

△x2+△x3

2T

；
驗(yàn)證合外力的功與動(dòng)能變化間的關(guān)系只需驗(yàn)證：mgx=

1

2

Mv2，要驗(yàn)證合外力的功與動(dòng)能變化間的關(guān)系，除位移、速度外，還要測(cè)出的物理量有鉤碼的重力和小車的總質(zhì)量．
故答案為：（1）鉤碼的重力遠(yuǎn)小于小車的總重力
（2）

△x2+△x3

2T

；鉤碼的質(zhì)量和小車的總質(zhì)量

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)．