Question

【題目】如圖1所示是“探究做功與物體速度變化的關系”的實驗裝置，實驗步驟如下：

①如圖1所示，木板置于水平桌面上，用墊塊將長木板固定有打點計時器的一端墊高，不斷調整墊塊的高度，直至輕推小車后，小車恰好能沿長木板向下做勻速直線運動；

②保持長木板的傾角不變，一端系有砂桶的細繩通過滑輪與拉力傳感器相連，拉力傳感器可顯示所受的拉力大小F．將小車右端與紙帶相連，并穿過打點計時器的限位孔，接通打點計時器的電源后，釋放小車，讓小車從靜止開始加速下滑；

③實驗中得到一條紙帶，相鄰的各計時點到A點的距離如圖2所示。電源的頻率為f。

根據上述實驗，請回答如下問題：

（1）若忽略滑輪質量及軸間摩擦，本實驗中小車加速下滑時所受的合外力為____________；

（2）為探究從B點到D點的過程中，做功與小車速度變化的關系，則實驗中還需測量的量有____________；

（3）請寫出探究結果表達式____________。

Answer 1

【答案】 （1）2F； （2）小車的質量m； （3）；

【解析】（1）有題中步驟可知，小車所受到的摩擦力被重力沿斜面向下的分力平衡，所以小車加速下滑時所受到的合力等于拉力傳感器顯示所受拉力大小F的兩倍；

（2、3）細繩對小車做功為，打點計時器打B點時，小車的速度大小為；打D點時，小車的速度大小為；從B到D的過程中，小車動能的變化量為，則需要探究的結果為，故探究結果的表達式為，有上式可知，需要測量小車的質量m．