题目内容
【题目】在“探究功与速度变化的关系”实验中,某实验小组采用如图所示装置,由重物通过滑轮牵引小车,利用打点计时器记录小车从静止释放后的运动情况,把重物重力的大小作为对小车的合力大小,合力对小车做的功记为W,对应的小车末速度记为v.
(1)实验前是否需要平衡摩擦力?________(填“是”或“否”)。重物的质量m和小车质量M之间必须满足的关系是_______.
(2)要计算功W,实验中要测量的物理量有_____________.
(3)本实验中正确操作可能得到的纸带是下列4条纸带的哪一条?__________.
【答案】是 m＜＜M 重物质量m、小车运动的距离L D
【解析】
“探究功与速度变化的关系”实验需要平衡摩擦力，这样小车受到的合力才是绳子的拉力，根据牛顿第二定律不难推出只有满足重物质量m远小于小车的质量M时，重物的重力才可作为绳子拉力；根据动能定理W=FL可知，要计算功需要测量重物质量m（F=mg）和小车运动距离L．
(1)实验前需要平衡摩擦力，因为只有平衡摩擦力后绳子对小车的拉力才为小车受到的合力，分别对小车和重物受力对重物有mg-F=ma，对小车有F=Ma，联立两式可解出
，变形为
，可见只有当m＜＜M时绳子拉力F才等于重物的重力mg，故重物的质量m和小车质量M之间必须满足的关系是m＜＜M．
(2)根据功的公式W=FL可知，要计算功，实验中要测量的物理量有重物质量m、小车运动的距离L．
(3)因释放重物后小车持续做匀加速直线运动，故纸带上的点间距离应逐渐增大，只有D符合．
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