Question

20．某同学把附有滑轮的长木板平放在实验桌上，将细绳一端拴在小车上，另一端绕过定滑轮，挂上适当的钩码，使小车在钩码的牵引下运动，以此定量探究绳拉力做功与小车动能变化的关系．此外还准备了打点计时器及配套的电源、导线、复写纸、纸带、天平（包括砝码）、小木块等．组装的实验装置如图所示．
（1）若要完成该实验，必需的实验器材还有刻度尺．
（2）实验开始时，为了在平衡阻力后使细绳拉力等于小车受的合力，他调节木板上定滑轮的高度，使牵引小车的细绳与木板平行．
（3）他将钩码重力当作细绳拉力，经多次实验发现：“拉力做功总是要比小车动能增量大一些”．造成这一情况的原因是D（填字母代号）．
A．在接通电源的同时释放了小车
B．小车释放时离打点计时器太近
C．平衡阻力时木板倾角过大
D．钩码做匀加速运动，钩码重力大于细绳拉力．

Answer 1

分析 （1）根据该实验的实验原理、要求和减少误差的角度分析，平衡摩擦力作用后，进行实验过程中需要用刻度尺测量纸带上点的距离，用天平测出小车的质量，需要改变砝码的质量来代替小车的拉力．
（3）根据W=mgs求出砂桶及砂的总重力做功，根据匀变速直线运动的平均速度等于中点时刻的瞬时速度求A、B的速度，即可得到动能的变化量，从而写出探究结果表达式，根据此表达式分析即可．

解答 解：（1）、根据本实验的实验原理是合外力所做的功等于动能的变化量，通过研究纸带来研究小车的速度，利用天平测量小车的质量，利用砝码的重力代替小车的合外力，所以需要刻度尺来测量纸带上点的距离和用天平测得小车的质量，即还需要刻度尺．
（3）他将钩码重力做的功当做细绳拉力做的功，经多次实验发现拉力做功总是要比小车动能增量大一些，从功能关系看出：该实验一定有转化为内能的，即试验中有存在摩擦力没有被平衡掉；还有该实验要求，只有当小车的质量远大于砝码的质量时，小车的拉力才近似等于砝码的重力，故ABC错误，D正确．
故答案为：（1）刻度尺；（3）D．

点评 明确实验原理往往是解决实验问题的关键，该实验的一些操作和要求与探究力、加速度、质量之间关系的实验类似可以类比学习．