Question

【題目】“驗證動能定理”的實驗裝置如圖甲所示。

(1)在平衡小車與桌面之間摩擦力的過程中，打出了一條紙帶如圖乙所示。計時器打點的時間間隔為0.02s．從比較清晰的點起，每5個點取一個計數(shù)點，量出相鄰計數(shù)點之間的距離。該小車的加速度大小a＝_____m/s2.(結果保留兩位有效數(shù)字)

(2)平衡摩擦力后，拆去打點計時器。在木板上的B點固定一個光電計時器，小車上固定一遮光片，如圖丙所示。將5個相同的砝碼都放在小車上，掛上砝碼盤，然后每次從小車上取一個砝碼添加到砝碼盤中，并且每次都控制小車從A點靜止釋放。記錄每一次光電計時器的示數(shù)。本實驗應取砝碼盤及盤中砝碼、小車（及車上擋光片、砝碼）作為一個系統(tǒng)，即研究對象。那么，是否需要保證砝碼盤及盤中砝碼的總質量遠小于小車及車中砝碼的總質量？_______（選填“是”或“否”）；每次從小車上取走砝碼后，是否需要重新平衡摩擦力？_______（選填“是”或“否”）

(3)已知，每個砝碼質量為m0，遮光片寬度為d，AB間距離為L，重力加速度為g；在某次實驗中，光電計時器示數(shù)為,則小車運動運動至B點的速度可表示為__________；

(4)處理數(shù)據時，某同學將盤中砝碼的總重力記為F，并以F作為縱坐標，作為橫坐標，描點作圖，得到如圖丁所示的圖像。該圖線不過原點的原因是：____________________；已知圖線的縱截距為-b，斜率為k，那么，砝碼盤的質量為_________；小車及遮光片的總質量為________。

Answer 1

【答案】 （1）0.16； （2）否， 否 (3) (4)未計入砝碼盤的重力（F=0時，砝碼盤的重力依舊使系統(tǒng)加速運動）, ,

【解析】 (1)根據公式△x=at2，求解加速度，由于每5個點取一個點，則連續(xù)兩點的時間間隔為t=0.1s，

△x=(3.683.52)×102m，代入可得加速度a=0.16m/s2。

（2）取砝碼盤及盤中砝碼、小車作為研究對象，質量為M，每次從小車上取一個砝碼添加到砝碼盤中改變拉力F時，M保持不變。要驗證動能定理：，即，只要研究F與的關系即可，不需要保證砝碼盤及盤中砝碼的總質量遠小于小車及車中砝碼的總質量；平衡摩擦力后，小車重力沿導軌向下的分力等于摩擦力，每次從小車上取走砝碼后，不需要重新平衡摩擦力。

（3）由于遮光片很窄，通過光電門的時間很短，可以認為遮光片勻速通過光電門，速度為。

（4）F為零時，砝碼盤的重力不為零，通過光電門時的速度不為零，圖線不過原點；設砝碼盤的質量為m，圖線的縱截距等于砝碼盤的重力，b=mg，m=b/g；根據上式，圖線的斜率

M=。