题目内容
4．科学规律的发现离不开科学探究，而科学探究可以分为理论探究和实验探究．下面我们追寻科学家的研究足迹用实验方法探究恒力做功和物体动能变化间的关系．
（1）某同学的实验方案如图甲所示，他想用钩码的重力表示小车受到的合力，为了减小这种做法带来的实验误差，你认为在实验中还应该采取的两项措施是：
①平衡摩擦力；
②钩码的质量远小于小车的质量．
（2）如图乙所示是某次实验中得到的一条纸带，其中A、B、C、D、E、F是计数点，相邻计数点间的时间间隔为T，距离如图乙所示，则打C点时小车的速度为$\frac{△{x}_{2}+△{x}_{3}}{2T}$；要验证合力做的功与小车动能变化间的关系，除位移、速度外，还要测出的物理量有钩码的质量和小车的质量．
分析 （1）根据牛顿第二定律，运用整体法和隔离法得出拉力的表达式，从而分析钩码重力等于拉力所满足的条件，通过拉力等于小车合力得出所要操作的步骤．
（2）根据某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度求出C点的速度．根据合力做功等于动能的变化量，分析还需要测量的物理量．
解答 解：（1）要使绳子的拉力等于小车的合力，需要平衡摩擦力．
对整体分析，整体的加速度a=$\frac{mg}{M+m}$，隔离对小车的分析，拉力F=Ma=$\frac{Mmg}{M+m}$=$\frac{mg}{1+\frac{m}{M}}$，要使钩码的重力等于拉力，需要满足钩码的质量远小于小车的质量；
（2）根据某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度知，C点的速度vC=$\frac{△{x}_{2}+△{x}_{3}}{2T}$．
根据动能定理知，mgL=$\frac{1}{2}M{{v}_{2}}^{2}-\frac{1}{2}M{{v}_{1}}^{2}$，除位移、速度外，还要测出的物理量有钩码的质量和小车的质量．
故答案为：（1）①平衡摩擦力 ②钩码的质量远小于小车的质量，（2）$\frac{△{x}_{2}+△{x}_{3}}{2T}$，钩码的质量和小车的质量
点评 解决本题的关键知道要使钩码的重力等于小车的合力，需满足两个条件：1、需平衡摩擦力，使得绳子的拉力等于小车的合力，2、钩码的质量远小于小车的质量，使得钩码的重力等于绳子的拉力．
练习册系列答案
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15．
两个相同的负电荷和一个正电荷附近的电场线分布如图所示，c是两负电荷连线的中点，d点在正电荷的正上方，c、d到正电荷的距离相等，则下列说法不正确的是（ ）
两个相同的负电荷和一个正电荷附近的电场线分布如图所示，c是两负电荷连线的中点，d点在正电荷的正上方，c、d到正电荷的距离相等，则下列说法不正确的是（ ）| A． | a点的电场强度比b点的大 | B． | a点的电势比b点的高 | ||
| C． | c点的电场强度比d点的大 | D． | c点的电势比d点的低 |
12．
如图所示，一辆行驶的汽车将一重物A提起，若要使重物A匀速上升，则在此过程中，汽车的运动情况是（ ）
如图所示，一辆行驶的汽车将一重物A提起，若要使重物A匀速上升，则在此过程中，汽车的运动情况是（ ）| A． | 加速运动 | B． | 减速运动 | C． | 匀速运动 | D． | 不能确定 |
9．如图甲所示，某组同学借用“探究a与F、m之间的定量关系”的相关实验思想、原理及操作，进行“研究合外力做功和动能变化的关系”的实验：
（1）为达到平衡阻力的目的，取下细绳及托盘，通过调整垫片的位置，改变长木板倾斜程度，根据打出的纸带判断小车是否做匀速直线运动．
（2）连接细绳及托盘，放入砝码，通过实验得到图乙所示的纸带．纸带上O为小车运动起始时刻所打的点，选取时间间隔为0.1s的相邻计数点A、B、C、D、E、F、G．实验时小车所受拉力为0.2N，小车的质量为0.2kg．请计算小车所受合外力做的功W和小车动能的变化△Ek，补填表中空格（结果保留至小数点后第三位）．
分析上述数据可知：在实验误差允许的范围内W=△Ek，与理论推导结果一致．
（3）实验前已测得托盘质量为7.7×10-3kg，实验时该组同学放入托盘中的砝码质量应为0.015kg．
（g=9.8m/s2，结果保留至小数点后第三位）
（1）为达到平衡阻力的目的，取下细绳及托盘，通过调整垫片的位置，改变长木板倾斜程度，根据打出的纸带判断小车是否做匀速直线运动．
（2）连接细绳及托盘，放入砝码，通过实验得到图乙所示的纸带．纸带上O为小车运动起始时刻所打的点，选取时间间隔为0.1s的相邻计数点A、B、C、D、E、F、G．实验时小车所受拉力为0.2N，小车的质量为0.2kg．请计算小车所受合外力做的功W和小车动能的变化△Ek，补填表中空格（结果保留至小数点后第三位）．
| O-B | O-C | O-D | O-E | O-F | |
| W/J | 0.043 | 0.057 | 0.073 | 0.091 | |
| △Ek/J | 0.043 | 0.057 | 0.073 | 0.090 |
（3）实验前已测得托盘质量为7.7×10-3kg，实验时该组同学放入托盘中的砝码质量应为0.015kg．
（g=9.8m/s2，结果保留至小数点后第三位）
16．做简谐运动的物体，当位移为负值时，以下说法正确的是（ ）
| A． | 速度一定为正值，加速度一定为正值 | |
| B． | 速度不一定为正值，但加速度一定为正值 | |
| C． | 速度一定为负值，加速度一定为正值 | |
| D． | 速度不一定为负值，加速度一定为负值 |
13．把220V的正弦式电流接在440Ω电阻两端，则该电阻的电流峰值为（ ）
| A． | 0.5A | B． | 0.5$\sqrt{2}$A | C． | 2$\sqrt{2}$A | D． | $\sqrt{2}$A |
14．某同学设计了一个“探究加速度a与物体所受合力F及质量m的关系”实验．如图1所示为实验装置简图，A为小车，B为电火花计时器（其接50Hz的交流电），C为装有砝码的 小盘，D为一端带有定滑轮的长方形木板，实验中认为细绳对小车的拉力F等于砝码和小盘的总重力，小车运动的加速度a可用纸带上的打点求得．
（1）电火花计时器应接交流220v电压．
（2）实验中认为细绳对小车的拉力F等于砝码和小盘的总重力，应满足砝码和小盘的总质量远小于小车的质量．
（3）如图2为某次实验得到的纸带，根据纸带可求出小车的加速度大小为3.2 m/s2．（结果保留两位有效数字）
（4）在“探究加速度与质量的关系”时，保持砝码和小盘质量不变，改变小车质量m，分别得到小车加速度a与质量m的数据如下表：
根据上表数据，为直观反映F不变时a与m的关系，请在图3中的方格坐标纸中选择恰当物理量建立坐标系，并作出图线．（如有需要，可利用上表中的空格数据）
（5）在“探究加速度与力的关系”时，保持小车的质量不变，改变小盘中砝码的质量，该同学根据实验数据作出了加速度a与合力F的关系图线如图4所示，该图线不通过坐标原点，试分析图线不通过坐标原点的原因．
答：未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足．
（1）电火花计时器应接交流220v电压．
（2）实验中认为细绳对小车的拉力F等于砝码和小盘的总重力，应满足砝码和小盘的总质量远小于小车的质量．
（3）如图2为某次实验得到的纸带，根据纸带可求出小车的加速度大小为3.2 m/s2．（结果保留两位有效数字）
（4）在“探究加速度与质量的关系”时，保持砝码和小盘质量不变，改变小车质量m，分别得到小车加速度a与质量m的数据如下表：
| 实验次数 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
| 小车加速度 a/（m•s-2） | 1.98 | 1.72 | 1.48 | 1.25 | 1.00 | 0.75 | 0.48 | 0.50 | 0.30 |
| 小车质量 m/kg | 0.25 | 0.29 | 0.33 | 0.40 | 0.50 | 0.71 | 0.75 | 1.00 | 1.67 |
（5）在“探究加速度与力的关系”时，保持小车的质量不变，改变小盘中砝码的质量，该同学根据实验数据作出了加速度a与合力F的关系图线如图4所示，该图线不通过坐标原点，试分析图线不通过坐标原点的原因．
答：未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足．