Question

17．某興趣小組利用如圖所示的裝置來
“探究合外力的功與物體動能變化的關系”．他們通過改變光電門的位置和懸掛物的質(zhì)量進行多次實驗，采集多組數(shù)據(jù)．已知將此裝置平衡摩擦后，小車總是由同一位置自由釋放，小車上方固定一寬度為d的擋光板．
  ①下列關于操作中的說法，正確的是BCD．
    A．調(diào)整軌道的傾角至合適位置的標志是：懸掛物連帶小車在軌道上勻速運動
    B．實驗時，使懸掛物的質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量，就可以近似認為懸掛物的重力等于小車所受拉力
    C．實驗時，務必先接通光電門，待其正常工作后，再釋放小車
    D．多次實驗時，一定要讓小車由靜止釋放
②本小組同學在實驗中有不同操作和數(shù)據(jù)處理方式，你認為合理的說法是BD．
    A．甲同學把小車的末速度（v）作為橫坐標，拉力對小車做的功（W）作為縱坐標，人為畫出該圖線后再分析得出結論； 
    B．乙同學保持懸掛物的質(zhì)量不變，以小車的位移（x）作為縱坐標，以小車的末速度的平方（v²）作為橫坐標，人為作出圖線后能得出結論；
    C．丙同學保持小車的位移不變，以懸掛物的質(zhì)量（m′）為縱坐標，以小車的末速度的倒數(shù)（$\frac{1}{v}$）作為橫坐標，人為作出圖線后能得出結論；
    D．丁同學保持小車的位移不變，以懸掛物的質(zhì)量（m′）為縱坐標，以小車和懸掛物的獲得的總動能（$\frac{1}{2}$（m+m′）v²）作為橫坐標，人為作出圖線后能得出結論．
    ③戊同學對實驗數(shù)據(jù)進行分析．他把小車和懸掛物作為研究對象，懸掛物的重力作為合力，計算出的結果始終是：懸掛物重力做的功小于小車和懸掛物整體動能的增量，即沒能得到“合力對物體做的功等于物體動能的增量”，你認為導致此結果的主要原因是小車前端到光電門的感光點之間的距離x小于小車從開始運動到擋光板通過光電門的感光點獲得瞬時速度的位移．

Answer 1

分析 ①根據(jù)平衡摩擦力的原理可知，平衡摩擦力時不能掛重物，只有當懸掛物的質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量時，才能用重力的重力代替繩子的拉力，實驗時應先接通光電門，再釋放小車；
②分別對小車和小車、重物組成的系統(tǒng)，應用動能定理列式分析，作圖時要作直線圖象，只有過原點的直線圖象才能得出成正比的關系；
③實驗時，小車前端到光電門的感光點之間的距離x小于小車從開始運動到擋光板通過光電門的感光點的位移，導致了實驗誤差．

解答 解：①A、調(diào)整軌道的傾角至合適位置的標志是：小車在不懸掛重物的情況下，在軌道上勻速運動，故A錯誤；
B、為了使輕繩的拉力可以近似認為等于重物的重力，則要求懸掛物的質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量，故B正確；
C、實驗時應先接通光電門，待其正常工作后，再釋放小車，故C正確；
D、多次實驗時，要讓小車由靜止釋放，否則不能求出動能的變化量，故D正確．
故選：BCD
②A、對小車，根據(jù)動能定理得：W=$\frac{1}{2}m{v}^{2}$，應把小車的末速度的平方（v²）作為橫坐標，拉力對小車做的功（W）作為縱坐標，作出的圖象為直線，進而分析得出結論，故A錯誤；
B、對小車和重物組成的系統(tǒng)，根據(jù)動能定理得：m′gx=$\frac{1}{2}（m+m′）{v}^{2}$，保持懸掛物的質(zhì)量不變，應以小車的位移（x）作為縱坐標，以小車的末速度的平方（v²）作為橫坐標，作出的圖象為直線，進而分析得出結論，故B正確；
C、對小車和重物組成的系統(tǒng)，根據(jù)動能定理得：m′gx=$\frac{1}{2}（m+m′）{v}^{2}$，保持小車的位移不變，以懸掛物的質(zhì)量（m′）為縱坐標，以小車和懸掛物的獲得的總動能（$\frac{1}{2}$（m+m′）v²）作為橫坐標，作出的圖象為直線，進而分析得出結論，故C錯誤，D正確；
故選：BD
③由于小車前端到光電門的感光點之間的距離x小于小車從開始運動到擋光板通過光電門的感光點獲得瞬時速度的位移，所以懸掛物重力做的功小于小車和懸掛物整體動能的增量．
故答案為：①BCD；②BD；③小車前端到光電門的感光點之間的距離x小于小車從開始運動到擋光板通過光電門的感光點獲得瞬時速度的位移．

點評 解決實驗問題的關鍵是明確實驗原理，同時熟練應用基本物理規(guī)律解決實驗問題，知道實驗前應先平衡摩擦力，明確只有當懸掛物的質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量時，才能用重力的重力代替繩子的拉力，難度適中．