Question

3．在探究恒力做功與動(dòng)能改變的關(guān)系實(shí)驗(yàn)中，已知砂和砂桶的質(zhì)量為m，小車的質(zhì)量為M，為了實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)便，須使小車受到的合外力可以看作砂和砂桶的總重力，回答下列問(wèn)題：
（1）若圖示照片是某同學(xué)在平衡摩擦過(guò)程中拍攝的，請(qǐng)指出此操作中存在的嚴(yán)重錯(cuò)誤：未取下砂和砂桶．若圖示照片是某同學(xué)在平衡好摩擦后進(jìn)行探究過(guò)程中拍攝的，請(qǐng)指出此操作中存在的嚴(yán)重錯(cuò)誤：未調(diào)節(jié)滑輪高度使細(xì)線與木板平行．（都只填最重要的一個(gè)）
（2）m與M應(yīng)滿足的條件是m＜＜M．

Answer 1

分析 實(shí)驗(yàn)前要平衡摩擦力，細(xì)線要與長(zhǎng)木板平行，小車要從靠近計(jì)時(shí)器位置開始釋放；
平衡摩擦力時(shí)，不掛鉤碼，輕推拖著紙帶的小車，小車能夠做勻速直線運(yùn)動(dòng)，則摩擦力得到平衡；
沙桶加速下降，處于失重狀態(tài)，拉力小于重力，只有當(dāng)加速度較小時(shí)可以用重力代替拉力，故必須保證M＞＞m．

解答 解：（1）平衡摩擦力時(shí)要取下砂和砂桶，應(yīng)調(diào)節(jié)滑輪高度使細(xì)線與木板平行，由圖示可知，平衡摩擦力時(shí)沒(méi)有取下砂和砂桶、細(xì)線與木板不平行，這是錯(cuò)誤的．
（2）由牛頓第二定律得：小車與砂和砂桶組成的系統(tǒng)：mg=（M+m）a，對(duì)小車：F=Ma，解得：F=$\frac{Mmg}{M+m}$=$\frac{mg}{1+\frac{m}{M}}$，
由此可知當(dāng)M＞＞m時(shí)，小車受到的拉力近似等于砂與砂桶的重力，因此實(shí)驗(yàn)時(shí)要保證：M＞＞m．
故答案為：（1）未取下砂和砂桶；未調(diào)節(jié)滑輪高度使細(xì)線與木板平行（2）m＜＜M．

點(diǎn)評(píng) 本題關(guān)鍵明確明確實(shí)驗(yàn)原理、誤差來(lái)源，能夠根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律求解出動(dòng)能的增加量，求解出拉力的功后進(jìn)行判斷，較難． 解決本題的關(guān)鍵掌握平衡摩擦力的方法．