Question

7．在探究“恒力做功與動(dòng)能改變的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，某學(xué)習(xí)小組的同學(xué)在實(shí)驗(yàn)室組裝了一套如圖裝置如圖1，小車(chē)質(zhì)量M，掛上重物m后，另外還有交流電源、導(dǎo)線、復(fù)寫(xiě)紙都沒(méi)畫(huà)出來(lái)，如果要完成該項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，則：

（1）還需要的實(shí)驗(yàn)器材是BD
A．秒表     B．刻度尺    C．彈簧秤       D．天平
（2）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作時(shí)，為了使小車(chē)所受的合外力等于繩子的拉力，首先要做的重要步驟是平衡摩擦力．
（3）在（2）的基礎(chǔ)上，某同學(xué)用天平測(cè)出小車(chē)的質(zhì)量M，所掛鉤碼的總質(zhì)量為m，為了保證小車(chē)受到的合力與鉤碼的總重力大小基本相等，則小車(chē)質(zhì)量M與所掛重物質(zhì)量m應(yīng)滿足什么關(guān)系B．
A．M＞m      B．M＞＞m      C．M＜m        D．M＜＜m
（4）實(shí)驗(yàn)時(shí)釋放小車(chē)讓鉤碼帶著小車(chē)加速運(yùn)動(dòng)，用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器（相鄰兩個(gè)點(diǎn)的時(shí)間間隔為T(mén)）記錄其運(yùn)動(dòng)情況如圖2紙帶所示，紙帶上開(kāi)始的一些點(diǎn)較模糊未畫(huà)出，現(xiàn)測(cè)得O到E點(diǎn)間的長(zhǎng)為L(zhǎng)，D到F點(diǎn)間的長(zhǎng)為S，則E點(diǎn)速度大小為v_E=$\frac{S}{2T}$．若取O點(diǎn)的速度為v₁、E點(diǎn)速度為v₂那么本實(shí)驗(yàn)最終要驗(yàn)證的數(shù)學(xué)表達(dá)式為$mgL=\frac{1}{2}M{v_2}^2-\frac{1}{2}M{v_1}^2$．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)的原理確定所需測(cè)量的物理量，從而確定還需要的器材；
（2、3）為了使小車(chē)所受的合力等于繩子的拉力，實(shí)驗(yàn)前應(yīng)平衡摩擦力，為了使鉤碼的重力等于繩子的拉力，需要滿足小車(chē)的質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于鉤碼的質(zhì)量；
（4）根據(jù)某段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度求出E點(diǎn)的速度，結(jié)合合力做功等于動(dòng)能的變化量得出驗(yàn)證的數(shù)學(xué)表達(dá)式．

解答 解：（1）實(shí)驗(yàn)中需要用刻度尺測(cè)量點(diǎn)跡間的距離，從而得出速度的大小，探究功和動(dòng)能的關(guān)系，還需要測(cè)量小車(chē)的質(zhì)量，所以需要天平．故選：BD．
（2）為了使小車(chē)的合力等于繩子的拉力，實(shí)驗(yàn)前需平衡摩擦力．
（3）對(duì)整體分析，有：$a=\frac{mg}{M+m}$，根據(jù)牛頓第二定律，對(duì)小車(chē)分析，繩子的拉力為：F=Ma=$\frac{Mmg}{M+m}=\frac{mg}{1+\frac{m}{M}}$，可知當(dāng)M＞＞m時(shí)，小車(chē)受到的合力與鉤碼的總重力大小基本相等．故選：B．
（4）根據(jù)某段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度知，E點(diǎn)的速度為：${v}_{E}=\frac{S}{2T}$，從O點(diǎn)到E點(diǎn)，動(dòng)能的變化量為$\frac{1}{2}M{{v}_{2}}^{2}-\frac{1}{2}M{{v}_{1}}^{2}$，合力做功為mgL，則最終要驗(yàn)證的表達(dá)式為：$mgL=\frac{1}{2}M{v_2}^2-\frac{1}{2}M{v_1}^2$．
故答案為：（1）BD；（2）平衡摩擦力；（3）B；（4）$\frac{S}{2T}$，$mgL=\frac{1}{2}M{v_2}^2-\frac{1}{2}M{v_1}^2$

點(diǎn)評(píng) 解決本題的關(guān)鍵知道實(shí)驗(yàn)的原理，掌握實(shí)驗(yàn)中的兩個(gè)認(rèn)為：1、認(rèn)為繩子的拉力等于小車(chē)的合力，前提需平衡摩擦力，2、認(rèn)為鉤碼的重力等于繩子的拉力，前提是小車(chē)的質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于鉤碼的質(zhì)量．