Question

【題目】某興趣小組用如圖所示的裝置驗(yàn)證動(dòng)能定理．

（1）保持長(zhǎng)木板水平，將紙帶固定在小車后端，紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔．實(shí)驗(yàn)中，為消除摩擦力的影響，在砝碼盤中慢慢加入沙子，直到小車開始運(yùn)動(dòng)．同學(xué)甲認(rèn)為此時(shí)摩擦力的影響已得到消除．同學(xué)乙認(rèn)為還應(yīng)從盤中取出適量沙子，直至輕推小車觀察到小車做勻速運(yùn)動(dòng)．看法正確的同學(xué)是________（選填“甲”或“乙”）．

（2）消除摩擦力的影響后，在砝碼盤中加入砝碼．接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器50Hz電源，松開小車，小車運(yùn)動(dòng)．紙帶被打出一系列點(diǎn)，其中的一段如圖所示．圖中紙帶按實(shí)際尺寸畫出，紙帶上A點(diǎn)的速度vA=_____ m/s．

（3）測(cè)出小車的質(zhì)量為M，再測(cè)出紙帶上起點(diǎn)到A點(diǎn)的距離為L．小車動(dòng)能的變化量可用ΔEk=算出．砝碼盤中砝碼的質(zhì)量為m，重力加速度為g；實(shí)驗(yàn)中，小車的質(zhì)量應(yīng)______（選填“遠(yuǎn)大于”“遠(yuǎn)小于”或“接近”）砝碼、砝碼盤和沙子的總質(zhì)量，小車所受合力做的功可用W=mgL算出．多次測(cè)量，若W與ΔEk均基本相等則驗(yàn)證了動(dòng)能定理．

Answer 1

【答案】乙 0.31（0.30~0.33） 遠(yuǎn)大于

【解析】

(1)甲同學(xué)的方案中，沙子和盤的總重力等于最大靜摩擦力，乙同學(xué)方案中，沙子和盤的總重力等于滑動(dòng)摩擦力；

(2)勻變速直線運(yùn)動(dòng)中，中間時(shí)刻速度等于平均速度；

(3)只有當(dāng)小車的質(zhì)量遠(yuǎn)大于砝碼、砝碼盤和沙子總質(zhì)量時(shí)，繩子的拉力F才近似等于砝碼的重力。

(1)[1]只有小車做勻速直線運(yùn)動(dòng)，才能夠判斷摩擦力與沙子和盤的總重力相等，才能消除摩擦力的影響，所以乙同學(xué)的看法正確；

(2)[2]實(shí)際打點(diǎn)的周期：

以A點(diǎn)為中間時(shí)刻，用毫米刻度尺測(cè)4個(gè)時(shí)間段的位移為，則A點(diǎn)速度：

(3)[3]對(duì)小車應(yīng)用牛頓第二定律：

對(duì)砝碼應(yīng)用牛頓第二定律：

兩式聯(lián)立解得：，只有滿足：，這樣，小車所受合力做的功才可用W=mgL算出。