Question

13．為探究恒力做功和物體動能變化關(guān)系，某同學(xué)設(shè)計的實(shí)驗方案如圖所示．

（1）為了完成該實(shí)驗操作及數(shù)據(jù)處理，除了圖中實(shí)驗器材外，還需要的器材有天平和刻度尺．
（2）實(shí)驗時首先要做到的步驟是平衡摩擦力，具體操作是：將帶滑輪的長木板遠(yuǎn)離（填“遠(yuǎn)離”或“靠近”）滑輪的一端適當(dāng)墊高，使小車在不掛（填“掛”或“不掛”）鉤碼的情況下做勻速直線運(yùn)動．
（3）該同學(xué)在正確實(shí)驗操作過程中得到的一條紙帶如圖所示，O、A、B、C為選取的計數(shù)點(diǎn)，打O點(diǎn)時為小車運(yùn)動起始點(diǎn)，相鄰的兩個計數(shù)點(diǎn)間還有4個點(diǎn)沒有畫出，各計數(shù)點(diǎn)到O點(diǎn)的距離分別為S₁、S₂、S₃，數(shù)據(jù)如圖，打點(diǎn)計時器的頻率f為50Hz，則打B點(diǎn)時，小車的瞬時速度大小為0.80m/s，實(shí)驗中，測得小車的質(zhì)量為M，鉤碼的總質(zhì)量為m，從打O點(diǎn)到打B點(diǎn)的過程中，為達(dá)到實(shí)驗?zāi)康�，�?yīng)該探究得出的關(guān)系式為mgs₂=$\frac{1}{200}$Mf²（s₃-s₁）（用題中的物理量S₁、S₂、S₃、f、M、m及g表示）

Answer 1

分析 （1）實(shí)驗要探究合力做的功和小車速度的變化關(guān)系，而本實(shí)驗要用勾碼的重力代替小車所受到的合力，故需對小車受力分析后，結(jié)合受力情況，設(shè)法改進(jìn)實(shí)驗方法，找到使勾碼重力等于拉力的方法；
（2）根據(jù)平衡摩擦力的方法可明確如何判斷摩擦力已經(jīng)平衡；
（3）根據(jù)功和動能的表達(dá)式，可以直接得到結(jié)論；

解答 解：（1）根據(jù)實(shí)驗原理可知，本實(shí)驗需要測量物體的質(zhì)量，然后用鉤碼的重力來充當(dāng)拉力；故需要天平；同時需要測量長度，故需要刻度尺；
（2）平衡摩擦力的方法是將長木板遠(yuǎn)離滑輪的一端墊高；使小車在不掛鉤碼的情況下做勻速直線運(yùn)動；此時即已平衡好了摩擦力；
（3）B點(diǎn)時的速度等于AC段的平均速度；故v_B=$\frac{0.2501-0.0901}{2×0.02}$=0.80m/s；
由動能定理可知：mgs₂=$\frac{1}{2}$mv_B²
解得：mgs₂=$\frac{1}{200}$Mf²（s₃-s₁）²
故答案為：（1）天平；刻度尺；（2）遠(yuǎn)離；不掛；（3）0.80；mgs₂=$\frac{1}{200}$Mf²（s₃-s₁）²

點(diǎn)評 本題關(guān)鍵結(jié)合實(shí)驗?zāi)康�，選擇一定的實(shí)驗方案，根據(jù)實(shí)驗原理，分析后得到實(shí)驗方法，實(shí)驗數(shù)據(jù)的處理通常要結(jié)合圖想法，簡潔明了，形象直觀，同時還要考慮實(shí)驗數(shù)據(jù)的處理要盡量的減小誤差．