题目内容

在探究“恒力做功和物体动能变化之间的关系”的实验中．
（1）某同学的实验设计方案如图甲所示，该实验用钩码的重力表示小车受到的合外力，实验时在安装正确、操作规范的前提下（已平衡摩擦力）还需要满足的条件：
钩码的重力远小于小车的总重力．
钩码的重力远小于小车的总重力．

（2）实验中，除位移、速度外，还要测出的物理量有：
钩码的重力和小车的总质量．
钩码的重力和小车的总质量．

（3）在上述实验中，打点计时器使用的交流电频率为50Hz．某同学打出的一段纸带如图乙所示，则小车匀速运动时的速度大小为
1.40
1.40
m/s．（计算结果保留3位有效数字）
分析：（1）根据实验原理可知，想用钩码的重力表示小车受到的合外力，首先需要平衡摩擦力；必须要满足钩码的质量远小于小车的总质量，否则若用钩码的重力表示合外力，误差将会很大．
（2）验证合外力的功与动能变化间的关系的原理：mgx=
1
2
Mv2，由此可知还要测出的物理量有钩码的质量和小车的总质量，因此根据实验原理可知需要测量的数据．
（3）小车匀速运动时，纸带上点距均匀，因此根据刻度尺的示数可以求出匀速运动时的速度大小．
解答：解：（1）小车在水平方向上受绳的拉力和摩擦力，想用钩码的重力表示小车受到的合外力，首先需要平衡摩擦力；
其次：设小车质量M，钩码质量m，整体的加速度为a，绳上的拉力为F，则：对小车有：F=Ma；对钩码有：mg-F=ma，即：mg=（M+m）a；
如果用钩码的重力表示小车受到的合外力，则要求：Ma=（M+m）a，必须要满足钩码的质量远小于小车的总质量，这样两者才能近似相等．
故答案为：钩码的重力远小于小车的总重力．
（2）验证合外力的功与动能变化间的关系的原理：mgx=
1
2
Mv2，需要测量的物理量有：钩码质量m，小车的质量M，位移x，速度v．所以还要测出的物理量有钩码的质量和小车的总质量．
故答案为：钩码的重力和小车的总质量．
（3）最后匀速的读数就为最大速度，由纸带可知，CE之间的速度即为最后匀速速度
v=
sCE
2T
≈1.40m/s
故答案为：1.40．
点评：要明确此题在验证合外力的功与动能变化间的关系中用到的原理，围绕原理，记忆需要测量的物理量及实验时的注意事项．
练习册系列答案
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在“探究恒力做功和物体动能变化之间的关系”实验中．主要实验步骤如下：

a．用天平测出小车质量M=0.4kg，并记录．
b．按图1安装实验器材，先不放小吊盘，调整定滑轮的高度，使细线与木板平行．
c．平衡摩擦力：在长木板不带定滑轮的一端下面垫薄木块，并反复移动其位置，直到用手轻拨小车，打点计时器能打出一系列均匀的点，关闭电源．
d．吊上小吊盘，放入适当的物块，（吊盘和物块的总重远小于小车的重），将小车停在打点计时器附近，接通电源，后释放小车，打点计时器就在纸带上打下一系列的点，关闭电源．
e．改变吊盘和物块的总质量，更换纸带，重复步骤d，打2～3条纸带．
完成下列填空：
①如图2所示是某次实验中得到的一条纸带的一部分，A、B、C是前面三个相邻的计数点，D、E、F是后面三个相邻的计数点，相邻计数点间的时间间隔为T，计数点间的距离如图所示，则打E点时小车的速度大小vE=
s5-s3
2T
s5-s3
2T
；（用题中的物理量符号表示）
②要完成本次实验遗漏测量的物理量是：
小吊盘和物块的总质量m
小吊盘和物块的总质量m
；
③利用上图纸带中的物理量，最好从
B
B
点到
E
E
点来探究恒力做功和小车动能变化之间关系．若上述物理量间满足关系式
mg(s4-s1)=
1
2
M(
s5-s3
2T
)2-
1
2
M(
s2
2T
)2
mg(s4-s1)=
1
2
M(
s5-s3
2T
)2-
1
2
M(
s2
2T
)2
，则表明在上述过程中，恒力做功等于物体动能变化．（重力加速度为g，用上述物理量的符号表示）
④某同学在一条比较理想的纸带上，从点迹清楚的某点开始记为零点，顺次选取一系列点，分别测量这些点到零点之间的距离s，计算出它们与零点之间的速度平方差△v2=v2-v02，然后建立△v2～s坐标系，通过描点法得到的图象如图3所示，结合图象可求得该次实验中小车所受合外力的大小为
0.5
0.5
N．

①某同学用如图所示的实验方案来探究恒力做功和物体动能变化间的关系，他想用钩码的重力表示小车受到的合外力，为了减小这种做法带来的实验误差，你认为在实验中还应该采取的两项措施是：

a                   ; b                    

②要验证合外力的功与动能变化间的关系，除位移、速度外，还要测出的物体量有                。

(重力加速度已知)

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