Question

4．科學規(guī)律的發(fā)現離不開科學探究，而科學探究可以分為理論探究和實驗探究．下面我們追尋科學家的研究足跡用實驗方法探究恒力做功和物體動能變化間的關系．

（1）某同學的實驗方案如圖甲所示，他想用鉤碼的重力表示小車受到的合力，為了減小這種做法帶來的實驗誤差，你認為在實驗中還應該采取的兩項措施是：
①平衡摩擦力；
②鉤碼的質量遠小于小車的質量．
（2）如圖乙所示是某次實驗中得到的一條紙帶，其中A、B、C、D、E、F是計數點，相鄰計數點間的時間間隔為T，距離如圖乙所示，則打C點時小車的速度為$\frac{△{x}_{2}+△{x}_{3}}{2T}$；要驗證合力做的功與小車動能變化間的關系，除位移、速度外，還要測出的物理量有鉤碼的質量和小車的質量．

Answer 1

分析 （1）根據牛頓第二定律，運用整體法和隔離法得出拉力的表達式，從而分析鉤碼重力等于拉力所滿足的條件，通過拉力等于小車合力得出所要操作的步驟．
（2）根據某段時間內的平均速度等于中間時刻的瞬時速度求出C點的速度．根據合力做功等于動能的變化量，分析還需要測量的物理量．

解答 解：（1）要使繩子的拉力等于小車的合力，需要平衡摩擦力．
對整體分析，整體的加速度a=$\frac{mg}{M+m}$，隔離對小車的分析，拉力F=Ma=$\frac{Mmg}{M+m}$=$\frac{mg}{1+\frac{m}{M}}$，要使鉤碼的重力等于拉力，需要滿足鉤碼的質量遠小于小車的質量；
（2）根據某段時間內的平均速度等于中間時刻的瞬時速度知，C點的速度v_C=$\frac{△{x}_{2}+△{x}_{3}}{2T}$．
根據動能定理知，mgL=$\frac{1}{2}M{{v}_{2}}^{2}-\frac{1}{2}M{{v}_{1}}^{2}$，除位移、速度外，還要測出的物理量有鉤碼的質量和小車的質量．
故答案為：（1）①平衡摩擦力�、阢^碼的質量遠小于小車的質量，（2）$\frac{△{x}_{2}+△{x}_{3}}{2T}$，鉤碼的質量和小車的質量

點評 解決本題的關鍵知道要使鉤碼的重力等于小車的合力，需滿足兩個條件：1、需平衡摩擦力，使得繩子的拉力等于小車的合力，2、鉤碼的質量遠小于小車的質量，使得鉤碼的重力等于繩子的拉力．