Question

13．為探究恒力做功和物體動(dòng)能變化關(guān)系，某同學(xué)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案如圖所示．

（1）為了完成該實(shí)驗(yàn)操作及數(shù)據(jù)處理，除了圖中實(shí)驗(yàn)器材外，還需要的器材有天平和刻度尺．
（2）實(shí)驗(yàn)時(shí)首先要做到的步驟是平衡摩擦力，具體操作是：將帶滑輪的長(zhǎng)木板遠(yuǎn)離（填“遠(yuǎn)離”或“靠近”）滑輪的一端適當(dāng)墊高，使小車在不掛（填“掛”或“不掛”）鉤碼的情況下做勻速直線運(yùn)動(dòng)．
（3）該同學(xué)在正確實(shí)驗(yàn)操作過程中得到的一條紙帶如圖所示，O、A、B、C為選取的計(jì)數(shù)點(diǎn)，打O點(diǎn)時(shí)為小車運(yùn)動(dòng)起始點(diǎn)，相鄰的兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)沒有畫出，各計(jì)數(shù)點(diǎn)到O點(diǎn)的距離分別為S₁、S₂、S₃，數(shù)據(jù)如圖，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的頻率f為50Hz，則打B點(diǎn)時(shí)，小車的瞬時(shí)速度大小為0.80m/s，實(shí)驗(yàn)中，測(cè)得小車的質(zhì)量為M，鉤碼的總質(zhì)量為m，從打O點(diǎn)到打B點(diǎn)的過程中，為達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康�，�?yīng)該探究得出的關(guān)系式為mgs₂=$\frac{1}{200}$Mf²（s₃-s₁）（用題中的物理量S₁、S₂、S₃、f、M、m及g表示）

Answer 1

分析 （1）實(shí)驗(yàn)要探究合力做的功和小車速度的變化關(guān)系，而本實(shí)驗(yàn)要用勾碼的重力代替小車所受到的合力，故需對(duì)小車受力分析后，結(jié)合受力情況，設(shè)法改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方法，找到使勾碼重力等于拉力的方法；
（2）根據(jù)平衡摩擦力的方法可明確如何判斷摩擦力已經(jīng)平衡；
（3）根據(jù)功和動(dòng)能的表達(dá)式，可以直接得到結(jié)論；

解答 解：（1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理可知，本實(shí)驗(yàn)需要測(cè)量物體的質(zhì)量，然后用鉤碼的重力來充當(dāng)拉力；故需要天平；同時(shí)需要測(cè)量長(zhǎng)度，故需要刻度尺；
（2）平衡摩擦力的方法是將長(zhǎng)木板遠(yuǎn)離滑輪的一端墊高；使小車在不掛鉤碼的情況下做勻速直線運(yùn)動(dòng)；此時(shí)即已平衡好了摩擦力；
（3）B點(diǎn)時(shí)的速度等于AC段的平均速度；故v_B=$\frac{0.2501-0.0901}{2×0.02}$=0.80m/s；
由動(dòng)能定理可知：mgs₂=$\frac{1}{2}$mv_B²
解得：mgs₂=$\frac{1}{200}$Mf²（s₃-s₁）²
故答案為：（1）天平；刻度尺；（2）遠(yuǎn)離；不掛；（3）0.80；mgs₂=$\frac{1}{200}$Mf²（s₃-s₁）²

點(diǎn)評(píng) 本題關(guān)鍵結(jié)合實(shí)驗(yàn)?zāi)康兀�選擇一定的實(shí)驗(yàn)方案，根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理，分析后得到實(shí)驗(yàn)方法，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理通常要結(jié)合圖想法，簡(jiǎn)潔明了，形象直觀，同時(shí)還要考慮實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理要盡量的減小誤差．