Question

6．某實(shí)驗(yàn)小組利用力傳感器和光電門(mén)傳感器探究“動(dòng)能定理”，將力傳感器固定在小車(chē)上，用不可伸長(zhǎng)的細(xì)線通過(guò)一個(gè)定滑輪與重物G相連，力傳感器記錄小車(chē)受到拉力的大小，在水平軌道上A、B兩點(diǎn)各固定一個(gè)光電門(mén)傳感器，用于測(cè)量小車(chē)的速度v₁和v₂，如圖1所示，在小車(chē)上放置砝碼來(lái)改變水上車(chē)質(zhì)量，用不同的重物G來(lái)改變拉力的大小，摩擦力不計(jì)．
（1）實(shí)驗(yàn)主要步驟如下：
①測(cè)量小車(chē)和拉力傳感器的總質(zhì)量M₁，把細(xì)線的一端固定在力傳感器上，另一端通過(guò)定滑輪與重物G相連，正確連接所需電路；
②將小車(chē)停在點(diǎn)C（點(diǎn)C在光電門(mén)B的右側(cè)），由靜止開(kāi)始釋放小車(chē)，小車(chē)在細(xì)線拉動(dòng)下運(yùn)動(dòng)，除了光電門(mén)傳感器測(cè)量速度和力傳感器測(cè)量速度和力傳感器測(cè)量拉力的數(shù)據(jù)以外，還應(yīng)該記錄的物理量為兩光電門(mén)間的距離（或AB間距離）．
③改變小車(chē)的質(zhì)量或重物的質(zhì)量，重復(fù)②的操作．
（2）下面表格中M是M₁與小車(chē)中砝碼質(zhì)量之和，（△E為動(dòng)能變化量），F(xiàn)是拉力傳感器的拉力，W是F在A、B間所做的功，表中的△E₂=0.600，W₂=0.610（數(shù)據(jù)保留三位有效數(shù)字）．

次數(shù)	M/kg	|v22-v12|/m2•s-2	△E/J	F/N	W/J
1	0.500	0.760	0.190	0.400	0.200
2	0.500	1.65	0.413	0.840	0.420
3	0.500	2.40	△E3	1.22	W3
4	1.00	2.40	1.20	2.42	1.21

（3）根據(jù)表中的數(shù)據(jù)，請(qǐng)?jiān)趫D2坐標(biāo)上作出△E-W圖線．

Answer 1

分析 （1）要探究動(dòng)能定理就需要求出力對(duì)小車(chē)做的總功和小車(chē)動(dòng)能的變化，這就要求必須知道小車(chē)發(fā)生的位移即兩光電門(mén)間距離．
（2）根據(jù)動(dòng)能的變化量△E=$\frac{1}{2}$Mv₂²-$\frac{1}{2}$Mv₁²，代入數(shù)據(jù)求解△E₃．根據(jù)功的公式W=FL求解W₃．
（3）建立坐標(biāo)系，采用描點(diǎn)法作出△E-W圖線．

解答 解：（1）根據(jù)動(dòng)能定理知因要求總功必須知道小車(chē)的位移，故除了光電門(mén)傳感器測(cè)量速度和力傳感器測(cè)量拉力的數(shù)據(jù)以外，還應(yīng)該記錄的物理量為：兩光電門(mén)間的距離L．
（2）由△E=$\frac{1}{2}$Mv₂²-$\frac{1}{2}$Mv₁²得：△E₃=$\frac{1}{2}$×0.500×2.40=0.600J，
根據(jù)表中數(shù)據(jù)由功公式W=FL，
可求出兩光電門(mén)間距離L=$\frac{W}{F}$=0.5kg，所以W₃=F₃．L=1.22×0.5J=0.610J．
（3）在方格紙上作出△E-W圖線如圖所示，

故答案為：（1）②兩光電門(mén)間的距離（或AB間距離）；
（2）0.600； 0.610
（3）△E-W圖線如圖所示．

點(diǎn)評(píng) 對(duì)于實(shí)驗(yàn)題，關(guān)鍵根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理寫(xiě)出有關(guān)公式再討論即可．小車(chē)在鉤碼的作用下在水平面上做加速運(yùn)動(dòng)，通過(guò)速度傳感器可算出A B兩點(diǎn)的速度大小，同時(shí)利用拉力傳感器測(cè)量出拉小車(chē)的力，從而由AB長(zhǎng)度可求出合力做的功與小車(chē)的動(dòng)能變化關(guān)系．