Question

12．某實(shí)驗(yàn)小組采用圖甲所示的裝置驗(yàn)證“動(dòng)能定理“．實(shí)驗(yàn)中，小車碰到制動(dòng)裝置時(shí)，沙桶尚未到達(dá)地面，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器工作電源頻率為50Hz．

（1）在已經(jīng)正確平衡小車的摩擦力后，實(shí)驗(yàn)時(shí)為了保證小車受到的合力與沙和沙桶的總重力大小基本相等，沙和沙桶的總質(zhì)量應(yīng)滿足的實(shí)驗(yàn)條件是：沙和沙桶的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量．（填“遠(yuǎn)小于“、“等于”或“遠(yuǎn)大于”）
（2）圖乙是沙和沙桶質(zhì)量為0.03kg時(shí)得到的一條紙帶，在紙帶上選擇起始點(diǎn)0及A、B、C、D和E五個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，可測(cè)得各計(jì)數(shù)點(diǎn)到O的距離s如表，請(qǐng)計(jì)算出計(jì)時(shí)器打下C點(diǎn)時(shí)小車的瞬時(shí)速度v_e=0.49m/s．（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）
紙帶的測(cè)量結(jié)果

測(cè)量點(diǎn)	0	A	B	C	D	E
s/cm	0.00	1.51	3.20	5.06	7.15	9.41

（3）根據(jù)上述的測(cè)量數(shù)據(jù)，要驗(yàn)證“動(dòng)能定理”還需要測(cè)量的物理量是小車的質(zhì)量．

Answer 1

分析 （1）當(dāng)沙和沙桶的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車資料時(shí)可以近似認(rèn)為小車受到的拉力等于沙與沙桶的重力，根據(jù)實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)分析答題．
（2）應(yīng)用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論求出打出C點(diǎn)的速度．
（3）驗(yàn)證動(dòng)能定理應(yīng)求出合外力的功與小車的動(dòng)能變化量，根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理分析需要測(cè)量的量．

解答 解：（1）當(dāng)沙和沙桶的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車資料時(shí)可以近似認(rèn)為小車受到的拉力等于沙與沙桶的重力，為了保證小車受到的合力與沙和沙桶的總重力大小基本相等，沙和沙桶的總質(zhì)量應(yīng)滿足的實(shí)驗(yàn)條件是：沙和沙桶的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量．
（2）做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的物體在某段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于其中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度，打下C點(diǎn)時(shí)小車的瞬時(shí)速度：v_C=$\frac{BD}{{t}_{BD}}$=$\frac{（7.15-3.20）×1{0}^{-2}m}{4×0.02s}$≈0.49m/s．
（3）驗(yàn)證動(dòng)能定理實(shí)驗(yàn)需要求出合外力的功與物體動(dòng)能的變化量，要求出小車動(dòng)能的變化量除測(cè)出小車受到外海需要測(cè)出小車質(zhì)量．
故答案為：（1）遠(yuǎn)小于；（2）0.49；（3）小車的質(zhì)量．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理等問題，分析清楚圖示實(shí)驗(yàn)裝置明確實(shí)驗(yàn)原理是解題的前提，應(yīng)用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論可以求出小車的瞬時(shí)速度．