Question

在“探究功与速度变化的关系”实验中，某实验小组采用如图1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兔图2所示的4条纸带的哪一条？   

Answer 1

【答案】分析：“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．
解答：解：（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分析：对重物有mg-F=ma，对小车有F=Ma，联立两式可解出F=，变形为F=，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．
故答案为（1）是，m远小于M
        （2）重物的质量m，小车运动的距离L
        （3）D
点评：明确实验原理是解决实验问题的关键，本实验要把重物重力mg当做绳子拉力的条件必须满足重物质量m远小于小车的质量M，否则误差会很大．