Question

在“探究功與速度變化的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，某實(shí)驗(yàn)小組采用如圖1所示裝置，由重物通過(guò)滑輪牽引小車(chē)，利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器記錄小車(chē)從靜止釋放后的運(yùn)動(dòng)情況，把重物重力的大小作為對(duì)小車(chē)的合力大小，合力對(duì)小車(chē)做的功記為W，對(duì)應(yīng)的小車(chē)末速度記為v
（1）實(shí)驗(yàn)前是否需要平衡摩擦力？

是

（填“是”或“否”）．重物的質(zhì)量m和小車(chē)質(zhì)量M之間必須滿足的關(guān)系是

m遠(yuǎn)小于M

．
（2）要計(jì)算功W，實(shí)驗(yàn)中要測(cè)量的物理量有

重物的質(zhì)量（或重力）

、

小車(chē)運(yùn)動(dòng)的距離

（3）本實(shí)驗(yàn)中正確操作可能得到的紙帶是兔圖2所示的4條紙帶的哪一條？

D

Answer 1

分析：“探究功與速度變化的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)需要平衡摩擦力，這樣小車(chē)受到的合力才是繩子的拉力，根據(jù)牛頓第二定律不難推出只有滿足重物質(zhì)量m遠(yuǎn)小于小車(chē)的質(zhì)量M時(shí)，重物的重力才可作為繩子拉力；根據(jù)動(dòng)能定理W=FL可知，要計(jì)算功需要測(cè)量重物質(zhì)量m（F=mg）和小車(chē)運(yùn)動(dòng)距離L．

解答：解：（1）實(shí)驗(yàn)前需要平衡摩擦力，因?yàn)橹挥衅胶饽Σ亮�后繩子對(duì)小車(chē)的拉力才為小車(chē)受到的合力，分別對(duì)小車(chē)和重物受力分析：對(duì)重物有mg-F=ma，對(duì)小車(chē)有F=Ma，聯(lián)立兩式可解出F=

M

M+m

mg，變形為F=

1

1+ m M

mg，可見(jiàn)，只有當(dāng)m＜＜M時(shí)繩子拉力F才等于重物的重力mg，故重物的質(zhì)量m和小車(chē)質(zhì)量M之間必須滿足的關(guān)系是m＜＜M．
（2）根據(jù)功的公式W=FL可知，要計(jì)算功，實(shí)驗(yàn)中要測(cè)量的物理量有重物質(zhì)量m、小車(chē)運(yùn)動(dòng)的距離L．
（3）因釋放重物后小車(chē)持續(xù)做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，故紙帶上的點(diǎn)間距離應(yīng)逐漸增大，只有D符合．
故答案為（1）是，m遠(yuǎn)小于M
        （2）重物的質(zhì)量m，小車(chē)運(yùn)動(dòng)的距離L
        （3）D

點(diǎn)評(píng)：明確實(shí)驗(yàn)原理是解決實(shí)驗(yàn)問(wèn)題的關(guān)鍵，本實(shí)驗(yàn)要把重物重力mg當(dāng)做繩子拉力的條件必須滿足重物質(zhì)量m遠(yuǎn)小于小車(chē)的質(zhì)量M，否則誤差會(huì)很大．