Question

12．利用如圖所示的實驗裝置“探究合力功與物體動能改變的關(guān)系”，將光電門固定在軌道上的B點，用重物通過細線拉小車，小車質(zhì)量為M，保持小車質(zhì)量不變，改變所掛重物質(zhì)量m多次進行實驗，每次小車都從同一位置A由靜止釋放（g取10m/s²）．

（1）做該實驗時，是否需要平衡摩擦力需要（填“需要”或“不需要”）．
（2）實驗時，發(fā)現(xiàn)傳感器示數(shù)明顯不等于重物的重力，其原因是沒有滿足砝碼和砝碼盤的總質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量．
（3）在正確規(guī)劃操作后，實驗時除了需要讀出傳感器的示數(shù)F，測出了小車質(zhì)量M，還需測量得物理量有AB的長度s、在B點的速度v，驗證動能定理的表達式為Fs=$\frac{1}{2}M{v}^{2}$（用測得的物理量表示）．

Answer 1

分析 （1）據(jù)實驗操作要求可知需要平衡摩擦力．
（2）該實驗中由于已經(jīng)用傳感器測出繩子拉力大小，故不需要滿足砝碼和砝碼盤的總質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量，但會導致二者明顯差別．
（3）電門測速度的原理是用平均速度來代替瞬時速度，根據(jù)功能關(guān)系可以求出需要驗證的關(guān)系式．

解答 解：（1）由于該實驗只有繩子的拉力，所以不能有摩擦力做功，所以需要平衡摩擦力．
（2）由于沒有滿足砝碼和砝碼盤的總質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量，導致傳感器示數(shù)明顯不等于重物的重力．
（3）實驗時需要讀出傳感器的示數(shù)F，測出了小車質(zhì)量M，還需測量得物理量有AB兩點的長度、在B點的速度，光電門測速度的原理是用平均速度來代替瞬時速度v，根據(jù)功能關(guān)系可以求出需要驗證的關(guān)系式可知：
Fs=$\frac{1}{2}M{v}^{2}$
故答案為：（1）需要；（2）沒有滿足砝碼和砝碼盤的總質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量；（3）AB兩點的長度、在B點的速度；Fs=$\frac{1}{2}M{v}^{2}$．

點評 了解光電門測量瞬時速度的原理，實驗中我們要清楚研究對象和研究過程，對于系統(tǒng)我們要考慮全面，同時明確實驗原理是解答實驗問題的前提．