Question

某實驗小組采用如圖1所示的裝置探究“動能定理”，圖中小車中可放置砝碼．實驗中，小車碰到制動裝置時，鉤碼尚未到達地面，打點計時器工作頻率為50Hz．

（1）實驗的部分步驟如下：
①在小車中放入砝碼，把紙帶穿過打點計時器，連在小車后端，用細線連接小車和鉤碼；
②將小車停在打點計時器附近，接通電源，釋放小車，小車拖動紙帶，打點計時器在紙帶上打下一列點，關(guān)閉電源；
③改變鉤碼或小車中砝碼的數(shù)量，更換紙帶，重復(fù)②的操作．
（2）圖2是鉤碼質(zhì)量為0.03kg，砝碼質(zhì)量為0.02kg時得到的一條紙帶，在紙帶上選擇起始點O及A、B、C、D和E五個計數(shù)點，可獲得各計數(shù)點到O的距離s及對應(yīng)時刻小車的瞬時速度v．請將C點的測量結(jié)果填在表1中的相應(yīng)位置．
（3）在小車的運動過程中，對于鉤碼、砝碼和小車組成的系統(tǒng)，

鉤碼的重力

做正功，

摩擦力

做負功．
（4）實驗小組根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪出了圖3中的圖線（其中△v²=v²-v₀²），根據(jù)圖線可獲得的結(jié)論是

△v²與S成正比

．要驗證“動能定理”，還需要測量的物理量是摩擦力和

小車的質(zhì)量

．
表1紙帶的測量結(jié)果

測量點	s/cm	v/m?s-1
O	0.00	0.35
A	1.51	0.40
B	3.20	0.45
C	5.08	0.49
D	7.15	0.54
E	9.41	0.60

Answer 1

分析：了解打點計時器的使用規(guī)則；小車在鉤碼的作用下拖動紙帶在粗糙水平面上做勻加速直線運動，通過對紙帶計數(shù)點處理可算出各點的速度大小及發(fā)生的位移．同時測量小車的質(zhì)量與小車在粗糙水平面的摩擦力，從而可求出合力做的功與小車的動能變化關(guān)系．

解答：解：（2）C到O距離為：s_OC=6.08-1.00cm=5.08cm；由勻變速直線運動規(guī)律得：vc=

vB+vD

2

=

0.45+0.54

2

m/s=0.49m/s
（3）小車初末速度的平方差與位移成正比，即v²-v₀²=ks
運動過程中，對于鉤碼、砝碼和小車組成的系統(tǒng)，鉤碼重力做正功，小車與木板及紙帶與打點計時器間的摩擦力做負功
（4）在實驗小組根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪出了圖3中的△v²-S圖線中，得到的圖線是過原點的直線，說明了△v²與S成正比；
  要驗證“動能定理”，即(mg-f)?s=

1

2

Mv2-

1

2

M

v

2 0

，還需要測量的物理量是摩擦力f和小車的質(zhì)量M．
故答案為：（2）5.08，0.49；（3）鉤碼的重力，摩擦力；（4）△v²與S成正比；小車的質(zhì)量

點評：通過實驗來探究物體的動能定理，一是培養(yǎng)學(xué)生的動手能力，二是更能讓學(xué)生理解動能定理的內(nèi)涵