Question

5．某興趣小組利用如圖甲所示實(shí)驗(yàn)裝置，驗(yàn)證“合外力做功和動(dòng)能變化的關(guān)系”．小車及車中砝碼的質(zhì)量為M，沙桶和沙的質(zhì)量為m，在木板上的小車的運(yùn)動(dòng)速度可由小車后面拉動(dòng)的紙帶經(jīng)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的點(diǎn)計(jì)算得到．

（1）在實(shí)驗(yàn)中，下列說法正確的有AD．
A．將木板的右端適當(dāng)墊起，以平衡小車的摩擦力
B．每次改變小車的質(zhì)量時(shí)，都要重新平衡摩擦力
C．平衡摩擦力的過程中打點(diǎn)計(jì)時(shí)器不需接通電源
D．該實(shí)驗(yàn)不一定要滿足M遠(yuǎn)大于m
（2）如圖乙所示是某次實(shí)驗(yàn)時(shí)得到的一條紙帶，O點(diǎn)為由靜止開始釋放時(shí)沙桶紙帶上打的第一個(gè)點(diǎn)，速度為0．相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔為T，根據(jù)此紙帶可得出小車通過計(jì)數(shù)點(diǎn)D時(shí)的速度v_D=$\frac{{s}_{5}-{s}_{3}}{2T}$．
（3）若用O、D兩點(diǎn)來研究合外力做功和動(dòng)能變化的關(guān)系，需要驗(yàn)證的關(guān)系式為：mgs₄=$\frac{1}{8{T}^{2}}$（M+m）[（s₅-s₃）²]（用所測物理量的符號表示）．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)的原理即可正確解答；
（2）由平均速度公式可求得D點(diǎn)的速度；
（3）根據(jù)“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)原理結(jié)合圖象特點(diǎn)即可正確回答．

解答 解：（1）A、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(shí)驗(yàn)誤差，必須使長木板左端抬起一個(gè)合適的角度，以平衡摩擦力，以保證合外力等于繩子的拉力，但不需要每次都平衡摩擦力；故A正確，B錯(cuò)誤；
C、為了準(zhǔn)確判斷紙帶是否做勻速運(yùn)動(dòng)，同時(shí)由于打點(diǎn)時(shí)存在摩擦力，故在判斷時(shí)應(yīng)接通電源后判斷是否已平衡摩擦力； 故C錯(cuò)誤；
D、本實(shí)驗(yàn)中考慮到沙桶重力勢能的改變量，故不需要讓其質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量，故D正確；
故選：AD；
（2）根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，D點(diǎn)的速度等于CE之間的平均速度，所以：V_D=$\frac{{s}_{5}-{s}_{3}}{2T}$
（3）B到E之間重力勢能減�。骸鱁_P=mgs₅
動(dòng)能增大：△E_k=$\frac{1}{2}$Mv_E
需要驗(yàn)證的是：mgs₄=$\frac{1}{8{T}^{2}}$（M+m）[（s₅-s₃）²]
故答案為：（1）AD；（2）$\frac{{s}_{6}-{s}_{4}}{2T}$；（3）mgs₄=$\frac{1}{8{T}^{2}}$（M+m）[（s₅-s₃）²]

點(diǎn)評 本題考查“探究恒力做功與動(dòng)能改變的關(guān)系”，本實(shí)驗(yàn)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(shí)學(xué)習(xí)中要善于總結(jié)、比較，提高對實(shí)驗(yàn)的理解能力．