Question

【題目】物理小組在一次探究活動中“探究恒力做功與動能變化量的關(guān)系”時，設(shè)計實(shí)驗(yàn)裝置如圖。實(shí)驗(yàn)器材：

打點(diǎn)計時器、紙帶、小車、沙桶、刻度尺、一端帶有定滑輪的長木板、學(xué)生電源、細(xì)沙、細(xì)線、天平等。

實(shí)驗(yàn)步驟：

(1)將打點(diǎn)計時器固定在長木板上，把紙帶的一端穿過打點(diǎn)計時器的限位孔。

(2)將細(xì)線一端與小車相連跨過定滑輪，讓細(xì)線自由下垂。

(3)將長木板左端適當(dāng)墊高，平衡小車摩擦力。

(4)在細(xì)線右端掛上沙桶，并在沙桶中放入適當(dāng)細(xì)沙。由靜止釋放小車。

(5)從復(fù)幾次，選擇合適的紙帶，記錄數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)記錄：

該同學(xué)某次實(shí)驗(yàn)時稱得小車的質(zhì)量、沙桶及沙的質(zhì)量同時選取了一條比較理想的紙帶如圖，O點(diǎn)為打點(diǎn)計時器打下的第一個點(diǎn)，每5個點(diǎn)選一個計數(shù)點(diǎn)分別為A、B、C、D、E、F、G，利用刻度尺測量了各計數(shù)點(diǎn)到O點(diǎn)的長度，并填入下表。

計數(shù)點(diǎn)	A	B	C	D	E	F	G
距離s/cm	1.13	2.01	3.13	4.49	6.14	8.02	10.12
速度v/（m/s）		0.100	0.124		0.175	0.199

(1)在實(shí)驗(yàn)步驟3中，如何判斷小車所受摩擦力是否平衡：______。

(2)在實(shí)驗(yàn)步驟4中，為了讓細(xì)線拉力近視為小車所受合外力，則小車的質(zhì)量M與沙桶及沙的質(zhì)量m關(guān)系必須滿足:m ________ M（填“遠(yuǎn)大于”、“遠(yuǎn)小于”）。

(3)請計算出計數(shù)點(diǎn)D的速度 _____（保留三位小數(shù)），完善表格；

(4)為了能夠更加合理地探究恒力做功與動能變化量的關(guān)系，請利用表格數(shù)據(jù)在如圖中以小車運(yùn)動距離s為橫軸，選擇____為縱軸并描出一條通過原點(diǎn)的直線。

(5)如果該直線的斜率等于：_____（保留兩位小數(shù)）則就說明小車所受合外力做功等于小車動能變化量。

Answer 1

【答案】（1）輕推小車，讓小車拖著紙帶在木板上運(yùn)動，如果紙帶上點(diǎn)跡均勻，即可說明小車做勻速運(yùn)動，小車所受摩擦力得到了平衡； （2）遠(yuǎn)小于； （3）0.151m/s （4）v2 （5）0.50

【解析】

（1）輕推小車，讓小車拖著紙帶在木板上運(yùn)動，如果紙帶上點(diǎn)跡均勻，即可說明小車做勻速運(yùn)動，小車所受摩擦力得到了平衡；

（2）在實(shí)驗(yàn)步驟4中，對小車和沙桶組成的系統(tǒng)，根據(jù)牛頓第二定律可知：mg=（m+M）a；對小車：，為了保證小車受到的合力與沙和沙桶的總重力大小近似相等，故m＜＜M。

（3）計數(shù)點(diǎn)D的速度.

（4）若以小車運(yùn)動距離s為橫軸，選擇小車速度的平方v2為縱軸并描出一條通過原點(diǎn)的直線。如圖；

若小車所受合外力做功等于小車動能變化量，則，即，即v2-s的斜率。

而直線的斜率為，則可說明小車所受合外力做功等于小車動能變化量。