Question

18．在“探究恒力做功與動能改變間的關(guān)系”實驗中，采用圖1示裝置的實驗方案，實驗時：

（1）若用砂和小桶的總重力表示小車受到的合力，為了減少這種做法帶來的實驗誤差，必須：①使長木板左端抬起-個合適的角度，以平衡摩擦力；②滿足條件，小車質(zhì)量遠大于砂和小桶的總質(zhì)量（選填“遠大于”、“遠小于”、“等于”）；③使拉動小車的細線（小車-滑輪段）與長木板平行．
（2）如圖2所示是某次實驗中得到的一條紙帶，其中A、B、C、D、E、F是計數(shù)點，相鄰計數(shù)點間的時間間隔為T，距離如圖所示，則打C點時小車的速度v_c表達式為（用題中所給物理量表示）${v}_{C}=\frac{{s}_{2}+{s}_{3}}{2T}$；要驗證合外力做功與動能變化間的關(guān)系，除了要測量砂和小砂桶的總重力、測量小車的位移、速度外，還要測出的物理量有小車的質(zhì)量．

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；其次要想用鉤碼的重力表示小車受到的合外力，必須要滿足鉤碼的質(zhì)量遠小于小車的總質(zhì)量．
2．為了使“沙和沙桶的總重力表示小車受到的合外力”所采取措施與驗證牛頓第二定律類似；根據(jù)動能定理的表達式，即可明確所測物理量．

解答 解：（1）若用砂和小桶的總重力表示小車受到的合力，為了減少這種做法帶來的實驗誤差，必須：
①使長木板左端抬起-個合適的角度，以平衡摩擦力，以保證合外力等于繩子的拉力；
②滿足條件，小車質(zhì)量 遠大于砂和小桶的總質(zhì)量，以保證繩子的拉力等于沙與小桶的總重力；
③使拉動小車的細線（小車---滑輪段）與長木板平行，以保證合外力等于繩子的拉力．
（2）根據(jù)勻變速直線運動的特點，C點的速度等于BD之間的平均速度，所以：${v}_{C}=\frac{{s}_{2}+{s}_{3}}{2T}$
平衡摩擦力后，小車受到的合力為mg，合外力的功等于動能的變化，因此需要驗證的表達式為：mgs=$\frac{1}{2}$mv_B²-$\frac{1}{2}$mv_A²；
故還需要測出的物理量是小車的質(zhì)量．
故答案為：（1）平衡摩擦力 ②遠大于  ③平行  
（2）${v}_{C}=\frac{{s}_{2}+{s}_{3}}{2T}$；小車質(zhì)量

點評 “探究恒力做功與動能改變的關(guān)系”與“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”有很多類似之處，在平時學習中要善于總結(jié)、比較，提高對實驗的理解能力．