Question

13．某同學(xué)探究恒力做功和物體動能變化間的關(guān)系，使用的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示．
（1）他想用鉤碼C的重力表示小車A受到的合外力，為減小這種做法帶來的誤差，實(shí)驗(yàn)中采取的兩項(xiàng)主要措施是：a．平衡摩擦力；b．鉤碼的重力遠(yuǎn)小于小車的總重力．
（2）要驗(yàn)證合外力做的功與物體動能變化間的關(guān)系，測得位移x和對應(yīng)的速度v后，還需測出的物理量有鉤碼的質(zhì)量m、小車的質(zhì)量M（寫出物理量的名稱與符號）；假定小車初速度為0，用所測物理量表示合外力做的功與物體動能變化間的關(guān)系，其表達(dá)式為$mgx=\frac{1}{2}M{v}_{\;}^{2}$．

Answer 1

分析 小車在水平方向上受繩的拉力和摩擦力，想用鉤碼的重力表示小車受到的合外力，首先需要平衡摩擦力；其次要想用鉤碼的重力表示小車受到的合外力，必須要滿足鉤碼的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的總質(zhì)量．

解答 解：（1）小車在水平方向上受繩的拉力和摩擦力，想用鉤碼的重力表示小車受到的合外力，首先需要平衡摩擦力；
設(shè)繩子上拉力為F，對小車根據(jù)牛頓第二定律有：
F=Ma…①
鉤碼有：mg-F=ma…②
F=$\frac{Mmg}{m+M}$由此可知當(dāng)M＞＞m時(shí)，夠碼的重力等于繩子的拉力即為小車是合外力
（2）要驗(yàn)證合外力的功與動能變化間的關(guān)系，測得位移s和速度v后，要求出拉力做的功，還需要知道鉤碼的質(zhì)量；要計(jì)算小車的動能，還需要知道小車的質(zhì)量．
拉力做功為：W=mgx
小車的動能：$△{E}_{k}^{\;}$=$\frac{1}{2}M{v}_{\;}^{2}-\frac{1}{2}M{v}_{0}^{2}=\frac{1}{2}M{v}_{\;}^{2}$需要驗(yàn)證的是：mgx=$\frac{1}{2}M{v}_{\;}^{2}$
故答案為：（1）平衡摩擦力，鉤碼的重力遠(yuǎn)小于小車的總重力；      （2）鉤碼的質(zhì)量m、小車的質(zhì)量M；$mgx=\frac{1}{2}M{v}_{\;}^{2}$

點(diǎn)評 要明確此題在驗(yàn)證合外力的功與動能變化間的關(guān)系中用到的原理，圍繞實(shí)驗(yàn)原理，明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康�，根�?jù)相應(yīng)的物理規(guī)律可知需要測量的物理量及實(shí)驗(yàn)時(shí)的注意事項(xiàng)．