Question

【題目】在“探究功與速度變化的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，某學(xué)習(xí)小組在實(shí)驗(yàn)室組裝了如圖甲所示的裝置，他們選用的砝碼質(zhì)量為m，稱得小車(chē)的質(zhì)量為M，把紙帶連在小車(chē)上，細(xì)線跨過(guò)滑輪并掛上砝碼，讓小車(chē)處于靜止?fàn)顟B(tài)。請(qǐng)回答下列問(wèn)題∶

(1)要讓砝碼的重力近似等于小車(chē)的拉力，砝碼的質(zhì)量應(yīng)___________（填“遠(yuǎn)大于”“近似等于”或“遠(yuǎn)小于”）小車(chē)的質(zhì)量；

(2)要讓細(xì)線的拉力近似等于小車(chē)的合力，實(shí)驗(yàn)前________（填“需要”或“不需要”）平衡摩擦力；

(3)接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源，釋放小車(chē)，讓砝碼帶動(dòng)小車(chē)加速運(yùn)動(dòng)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出一條如圖乙所示的一條紙帶，0點(diǎn)為起始點(diǎn)，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為T，重力加速度為g；從0點(diǎn)到第7點(diǎn)，細(xì)線拉力對(duì)小車(chē)做的功為__________J；打第7點(diǎn)時(shí)小車(chē)速度為__________m/s；（用題中所給的表示數(shù)據(jù)的字母表示）

(4)若遵循(1)(2)步驟進(jìn)行某次實(shí)驗(yàn)，得到以拉力做功W為縱坐標(biāo)，以速度的平方v2為橫坐標(biāo)的W-v2圖像如圖丙所示，則圖像不經(jīng)過(guò)原點(diǎn)主要原因是____________________。

Answer 1

【答案】遠(yuǎn)小于 需要 mg（x1+x2+x3） 操作失誤，先釋放小車(chē)，后打開(kāi)電源

【解析】

(1)[1]以整體為研究對(duì)象，根據(jù)牛頓第二定律則有

解得

以為研究對(duì)象有繩子的拉力為

顯然要有，必有，故有

即要讓砝碼的重力近似等于小車(chē)的拉力，砝碼的質(zhì)量應(yīng)遠(yuǎn)小于小車(chē)的質(zhì)量；

(2)[2]為了實(shí)驗(yàn)時(shí)小車(chē)所受的合外力等于細(xì)線的拉力，需要平衡摩擦力；

(3)[3]在打計(jì)數(shù)點(diǎn)0到7的過(guò)程中，細(xì)線拉力對(duì)小車(chē)做的功為

[4]根據(jù)中點(diǎn)時(shí)刻的速度等于平均速度，打第7點(diǎn)時(shí)小車(chē)速度為

(4)[5]根據(jù)動(dòng)能定理則有

拉力做功時(shí)，則有

則圖像不經(jīng)過(guò)原點(diǎn)主要原因是打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)時(shí)，小車(chē)已經(jīng)運(yùn)動(dòng)，即操作失誤，先釋放小車(chē)，后打開(kāi)電源。