Question

20．利用如图甲所示的实验装置，某实验小组做了“探究加速度与合外力的关系”及“探究动能变化与合外力做功的关系”两组实验．

在“探究加速度与合外力的关系”实验中，小车质量为M、弹簧测力计示数为F，改变沙桶和沙子总质量m，用纸带测出小车加速度为a，得到多组a、F值．
（1）为了减小实验误差，下列做法正确的是AC（填序号）
A．首先要平衡摩擦力，使小车受到合力就是细绳对小车的拉力
B．沙桶和沙的总质量要远小于小车的质量
C．滑轮摩擦足够小，绳的质量足够轻
D．每次改变拉小车拉力后都需要重新平衡摩擦力
E．先释放小车，后接通打点计时器的电源开关
（2）图乙为实验中打下的一条纸带，A点为小车刚释放时打下的起始点．每两点间还有四个计时点未画出，测得AB=2.0cm、AC=8.0cm、AD=18.0cm、AE=32.0cm．打点计时器的频率为50Hz，则C点的速度为0.8m/s，小车的加速度为4m/s²．
（3）该实验小组同学利用上述实验中一条比较理想的纸带，从点迹清楚的某点开始记为0点，顺次选取5个点，分别测量这5个点到0点之间的距离，并计算出它们与0点之间的速度平方差△v²（△v²=v²-v₀²）．如表：

点迹	s/cm	△v2/m2•s-2
0	/	/
1	1.60	0.04
2	3.60	0.09
3	6.00	0.15
4	7.00	0.18
5	9.20	0.23

由表中数据作出如图8所示的图象，由图象可得实验结论为物体动能变化量正比于合外力做的功．

Answer 1

分析 （1）实验前要平衡摩擦力，平衡摩擦力后再实验过程中不需要再次平衡摩擦力，分析图示实验，根据实验原理与实验注意事项分析答题．
（2）应用匀变速直线运动的推论求出瞬时速度与加速度．
（3）应用动能定理求出图象的函数表达式，然后分析答题．

解答 解：（1）A、首先要平衡摩擦力，使小车受到合力就是细绳对小车的拉力，故A正确；
B、小车受到的拉力可以由弹簧测力计测出，不需要满足沙桶和沙的总质量要远小于小车的质量，故B错误；
C、为减小实验误差，滑轮摩擦足够小，绳的质量足够轻，故C正确；
D、平衡摩擦力后每次改变拉小车拉力后不需要重新平衡摩擦力，故D错误；
E、实验时应先接通电源，然后释放小车，故E错误；
故选：AC；
（2）每两点间还有四个计时点未画出，计数点间的时间 间隔为：：t=0.02×5=0.1s，
C点的速度为：v=$\frac{BD}{2t}$=$\frac{0.180-0.020}{2×0.1}$=0.8m/s，
由匀变速直线运动的推论△x=at²可知，小车的加速度为：a=$\frac{DE-AB}{3{t}^{2}}$=$\frac{0.320-0.180-0.020}{3×0．{1}^{2}}$=4m/s²．
（3）由动能定理可得：W=Fx=$\frac{1}{2}$mv²-$\frac{1}{2}$mv₀²=$\frac{1}{2}$m（v²-v₀²）=$\frac{1}{2}$m△v²，
由图示图象可知，图象为过原点的直线，由此可知：物体动能变化量正比于合外力做的功；
故答案为：（1）AC；（2）0.8，4；（3）物体动能变化量正比于合外力做的功．

点评 本题考查了实验注意事项、实验数据处理，是实验的常考问题，一定要掌握，知道实验原理与实验注意事项、掌握基础知识即可解题，平时要注意基础知识的学习与掌握．