Question

【题目】如图所示是某学习小组设计的“探究做功与速度的关系”的实验装置，将光电门固定在直轨道上的O点，将拉力传感器固定在小车上，用不可伸长的细线通过一个定滑轮将小车与钩码相连，用拉力传感器记录小车所受拉力F的大小，通过光电门记录遮光条通过光电门的时间t，结合遮光条的宽度d计算出小车通过光电门时的速度，该小组提出如下操作方案：用同一钩码通过细线拉同一小车，每次小车从不同位置由静止释放，各位置A、B、C、D、E、F、G（图中只标出了G）与O点间的距离s分别为．

（1）用该实验方案______（填“需要”或“不需要”）平衡摩擦力，

（2）利用图像法处理实验数据，若以s为纵轴，以__________（填或）为横轴作出的图像是一条过原点的直线，则可得出做功与速度的关系．

（3）若该图像斜率为k，则小车（含传感器）的质量为 ______ ．

Answer 1

【答案】需要

【解析】

(1)拉力传感器测出的拉力为小车所受合力；

(2)对小车应用动能定理分析求解；

(3)根据动能定理推出的关系式，分析斜率的意义。

(1)[1]利用小车自身的重力的分力平衡接触面的摩擦力，这样传感器测量的外力即为小车受到的合外力，所以需要平衡摩擦力；

(2)[2]平衡摩擦力后，拉力传感器测出的外力F即为小车所受合外力，根据动能定理：

遮光条通过光电门：

两式联立解得：，所以与成正比；

(3)[3]根据上述计算结果可知：

解得小车（含传感器）的质量为：。