Question

12．某實驗小組采用圖甲所示的裝置驗證“動能定理“．實驗中，小車碰到制動裝置時，沙桶尚未到達地面，打點計時器工作電源頻率為50Hz．

（1）在已經(jīng)正確平衡小車的摩擦力后，實驗時為了保證小車受到的合力與沙和沙桶的總重力大小基本相等，沙和沙桶的總質(zhì)量應滿足的實驗條件是：沙和沙桶的總質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量．（填“遠小于“、“等于”或“遠大于”）
（2）圖乙是沙和沙桶質(zhì)量為0.03kg時得到的一條紙帶，在紙帶上選擇起始點0及A、B、C、D和E五個計數(shù)點，可測得各計數(shù)點到O的距離s如表，請計算出計時器打下C點時小車的瞬時速度v_e=0.49m/s．（結果保留兩位有效數(shù)字）
紙帶的測量結果

測量點	0	A	B	C	D	E
s/cm	0.00	1.51	3.20	5.06	7.15	9.41

（3）根據(jù)上述的測量數(shù)據(jù)，要驗證“動能定理”還需要測量的物理量是小車的質(zhì)量．

Answer 1

分析 （1）當沙和沙桶的總質(zhì)量遠小于小車資料時可以近似認為小車受到的拉力等于沙與沙桶的重力，根據(jù)實驗注意事項分析答題．
（2）應用勻變速直線運動的推論求出打出C點的速度．
（3）驗證動能定理應求出合外力的功與小車的動能變化量，根據(jù)實驗原理分析需要測量的量．

解答 解：（1）當沙和沙桶的總質(zhì)量遠小于小車資料時可以近似認為小車受到的拉力等于沙與沙桶的重力，為了保證小車受到的合力與沙和沙桶的總重力大小基本相等，沙和沙桶的總質(zhì)量應滿足的實驗條件是：沙和沙桶的總質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量．
（2）做勻變速直線運動的物體在某段時間內(nèi)的平均速度等于其中間時刻的瞬時速度，打下C點時小車的瞬時速度：v_C=$\frac{BD}{{t}_{BD}}$=$\frac{（7.15-3.20）×1{0}^{-2}m}{4×0.02s}$≈0.49m/s．
（3）驗證動能定理實驗需要求出合外力的功與物體動能的變化量，要求出小車動能的變化量除測出小車受到外海需要測出小車質(zhì)量．
故答案為：（1）遠小于；（2）0.49；（3）小車的質(zhì)量．

點評 本題考查了實驗注意事項、實驗數(shù)據(jù)處理等問題，分析清楚圖示實驗裝置明確實驗原理是解題的前提，應用勻變速直線運動的推論可以求出小車的瞬時速度．