Question

（1）某同學(xué)設(shè)計了一個探究小車的加速度a與小車所受合力F及質(zhì)量m關(guān)系的實(shí)驗(yàn)，圖34-1為實(shí)驗(yàn)裝置簡圖．
①他想用鉤碼的重力表示小車受到的合外力，為了減小這種做法帶來的實(shí)驗(yàn)誤差，你認(rèn)為下列哪二項說法是正確的：

AC

A．要平衡摩擦力                    B．實(shí)驗(yàn)時不需要平衡摩擦力
C．鉤碼的重力要遠(yuǎn)小于小車的總重力  D．小車的總重力要遠(yuǎn)小于鉤碼的重力
②若要用圖1裝置驗(yàn)證合外力的功與動能變化之間的關(guān)系，在①的基礎(chǔ)上，某同學(xué)用天平稱量小車的總質(zhì)量M．用彈簧秤稱出鉤碼的總重力G．讓鉤碼帶動小車加速運(yùn)動，用打點(diǎn)計時器記錄其運(yùn)動情況，在打點(diǎn)計時器打出的紙帶上取兩點(diǎn)，測出這兩點(diǎn)的間距L和這兩點(diǎn)的速度大小v₁與v₂（v₁＜v₂）．則本實(shí)驗(yàn)最終要驗(yàn)證的數(shù)學(xué)表達(dá)式為

GL=

1

2

M

v

2 2

-

1

2

M

v

2 1

．（用題中的字母表示實(shí)驗(yàn)中測量得到的物理量）．
（2）①某同學(xué)用如題圖2所示的裝置來探究機(jī)械能守恒定律：實(shí)驗(yàn)中，得到了甲、乙、丙三條實(shí)驗(yàn)紙帶，如圖3所示，則應(yīng)選

甲

紙帶好．

在實(shí)驗(yàn)中若所用重物的質(zhì)量為1.00kg，當(dāng)?shù)氐闹亓�加速度為g=9.80m/s²，在某次實(shí)驗(yàn)中得到一條點(diǎn)跡清晰的紙帶，如圖4所示，把第一個點(diǎn)記作O，另選取連續(xù)的4個點(diǎn)A、B、C、D作為測量的點(diǎn)，經(jīng)測量知道A、B、C、D各點(diǎn)到O點(diǎn)的距離分別為62.99cm，70.18cm，77.76cm、85.73cm．
②根據(jù)以上數(shù)據(jù)，可知重物由O點(diǎn)運(yùn)動到C點(diǎn)，重力勢能的減少量等于

7.62

J，動能的增加量等于

7.57

J（取三位有效數(shù)字）．
③由以上的計算結(jié)果可看出，重物由O點(diǎn)運(yùn)動到C點(diǎn)，重力勢能的減少量

大

于動能的增加量，試簡單闡述造成這一結(jié)果的兩個理由

由于空氣的阻力

、

紙帶與打點(diǎn)計時器之間有摩擦

．

Answer 1

分析：（1）①該實(shí)驗(yàn)裝置于驗(yàn)證牛頓第二定律的實(shí)驗(yàn)裝置相同，為了讓砝碼的重力更加接近為小車的合外力，本實(shí)驗(yàn)中需要平衡摩擦力和讓砝碼重力遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于小車重力．
②需要驗(yàn)證的關(guān)系為重力勢能的減小量等于動能的增加量，據(jù)此可正確寫出驗(yàn)證機(jī)械能守恒的表達(dá)式．
（2）①根據(jù)自由落體運(yùn)動規(guī)律可知開始兩點(diǎn)之間距離應(yīng)該接近2mm．
②利用在勻變速直線運(yùn)動中，中間時刻的瞬時速度等于該過程中的平均速度來求B的速度大小，然后根據(jù)動能、勢能定義進(jìn)一步求得動能和勢能的變化情況．
③由于物體下落過程中存在摩擦阻力，因此動能的增加量小于勢能的減小量．

解答：解：（1）①根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理我們知道，為了讓砝碼的重力更加接近為小車的合外力，本實(shí)驗(yàn)中需要平衡摩擦力和讓砝碼重力遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于小車重力，故BD錯誤，AC正確．
故選AC．
②本實(shí)驗(yàn)需要驗(yàn)證的是重力勢能的減小量是否等于動能的增加量，因此需要驗(yàn)證的表達(dá)式為：GL=

1

2

M

v

2 2

-

1

2

M

v

2 1

．
故答案為：：GL=

1

2

M

v

2 2

-

1

2

M

v

2 1

．
（2）①打點(diǎn)計時器每隔0.02s打一個點(diǎn)，因此開始兩點(diǎn)之間的距離接近于：h=

1

2

gt2=2mm，據(jù)此可知選擇紙帶甲最好．
故答案為：甲．
②重力勢能的減小量為：mgh_OC=7.62J
C點(diǎn)的速度為：vC=

sBD

0.02×2

=

0.8573-0.7018

0.04

=3.8875m/s
C點(diǎn)時的動能為：EK=

1

2

m

v

2 C

=7.56J
故答案為：7.62，7.56．
③由于重物下落過程中存在空氣阻力，重物克服阻力做功消耗能量，因此△E_p 略大于△E_k．
故答案為：大，由于空氣的阻力，紙帶與打點(diǎn)計時器之間有摩擦．

點(diǎn)評：正確解答實(shí)驗(yàn)問題的前提是明確實(shí)驗(yàn)原理，從實(shí)驗(yàn)原理出發(fā)進(jìn)行分析所需實(shí)驗(yàn)器材、實(shí)驗(yàn)步驟、所測數(shù)據(jù)等，會起到事半功倍的效果．