Question

探究“動能定理”
某實(shí)驗(yàn)小組采用如圖所示的裝置探究“動能定理”，圖中小車中可放置砝碼，實(shí)驗(yàn)中，小車碰到制動裝置時(shí)，鉤碼尚未到達(dá)地面，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器工作頻率為50Hz．

（1）實(shí)驗(yàn)的部分步驟如下：
①在小車中放入砝碼，把紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，連在小車后端，用細(xì)線連接小車和鉤碼；
②將小車停在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器附近，

接通電源

，

釋放小車

，小車拖動紙帶，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打下一列點(diǎn)，

斷開開關(guān)

；
③改變鉤碼或小車中砝碼的數(shù)量，更換紙帶，重復(fù)②的操作．
（2）圖1是鉤碼質(zhì)量為0.03kg，砝碼質(zhì)量為0.02kg時(shí)得到的一條紙帶，在紙帶上選擇起始點(diǎn)O及A、B、C、D和E五個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，可獲得各計(jì)數(shù)點(diǎn)到O的距離S及對應(yīng)時(shí)刻小車的瞬時(shí)速度v，請將C點(diǎn)的測量結(jié)果填在表1中的相應(yīng)位置．
（3）在小車的運(yùn)動過程中，對于鉤碼、砝碼和小車組成的系統(tǒng)，

鉤砝的重力

做正功，

小車受摩擦阻力

做負(fù)功．
（4）實(shí)驗(yàn)小組根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪出了圖2中的圖線（其中△v²=v²-v₀²），根據(jù)圖線可獲得的結(jié)論是

小車初末速度的平方差與位移成正比

．要驗(yàn)證“動能定理”，還需要測量的物理量是摩擦力和

小車的質(zhì)量

．
表1紙帶的測量結(jié)果

測量點(diǎn)	S/cm	v/（m?s-1）
0	0.00	0.35
A	1.51	0.40
B	3.20	0.45
C	5.08	0.49
D	7.15	0.54
E	9.41	0.60

Answer 1

分析：小車在鉤碼的作用下拖動紙帶在粗糙水平面上做加速運(yùn)動，通過對紙帶計(jì)數(shù)點(diǎn)處理可算出各點(diǎn)的速度大小及發(fā)生的位移．同時(shí)測量小車的質(zhì)量與小車在粗糙水平面的摩擦力，從而可求出合力做的功與小車的動能變化關(guān)系．

解答：解：（1）只有先接通電源后釋放小車，否則紙帶上的第一個(gè)初速度不為零．當(dāng)實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，及時(shí)斷開開關(guān)
（2）從尺上讀數(shù)，C：6.08cm，減去O點(diǎn)讀數(shù)1.00 cm，得C點(diǎn)的S值5.08cm
而C點(diǎn)的瞬時(shí)速度等于BD這段的平均速度
則C點(diǎn)速度v=

(7.15-3.20)×10-2

4×2×10-2

=0.49m/s
（3）鉤砝的重力做正功，小車受摩擦阻力做負(fù)功
小車初末速度的平方差與位移成正比，即v²-v₀²=ks
要驗(yàn)證“動能定理”，即

1

2

Mv2-

1

2

M

v

2 0

=(mg?-f)s還需要測量的物理量是摩擦力f和小車的質(zhì)量M．
故答案為：（1）②接通電源、釋放小車，斷開開關(guān)；
          （2）5.08，0.49；   
          （3）鉤砝的重力，小車受摩擦阻力；
          （4）小車初末速度的平方差與位移成正比，小車的質(zhì)量．

點(diǎn)評：通過實(shí)驗(yàn)來探究物體的動能定理，一是培養(yǎng)學(xué)生的動手能力，二是更能讓學(xué)生理解動能定理的內(nèi)涵．