Question

20．利用如圖甲所示的實驗裝置，某實驗小組做了“探究加速度與合外力的關系”及“探究動能變化與合外力做功的關系”兩組實驗．

在“探究加速度與合外力的關系”實驗中，小車質量為M、彈簧測力計示數為F，改變沙桶和沙子總質量m，用紙帶測出小車加速度為a，得到多組a、F值．
（1）為了減小實驗誤差，下列做法正確的是AC（填序號）
A．首先要平衡摩擦力，使小車受到合力就是細繩對小車的拉力
B．沙桶和沙的總質量要遠小于小車的質量
C．滑輪摩擦足夠小，繩的質量足夠輕
D．每次改變拉小車拉力后都需要重新平衡摩擦力
E．先釋放小車，后接通打點計時器的電源開關
（2）圖乙為實驗中打下的一條紙帶，A點為小車剛釋放時打下的起始點．每兩點間還有四個計時點未畫出，測得AB=2.0cm、AC=8.0cm、AD=18.0cm、AE=32.0cm．打點計時器的頻率為50Hz，則C點的速度為0.8m/s，小車的加速度為4m/s²．
（3）該實驗小組同學利用上述實驗中一條比較理想的紙帶，從點跡清楚的某點開始記為0點，順次選取5個點，分別測量這5個點到0點之間的距離，并計算出它們與0點之間的速度平方差△v²（△v²=v²-v₀²）．如表：

點跡	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

由表中數據作出如圖8所示的圖象，由圖象可得實驗結論為物體動能變化量正比于合外力做的功．

Answer 1

分析 （1）實驗前要平衡摩擦力，平衡摩擦力后再實驗過程中不需要再次平衡摩擦力，分析圖示實驗，根據實驗原理與實驗注意事項分析答題．
（2）應用勻變速直線運動的推論求出瞬時速度與加速度．
（3）應用動能定理求出圖象的函數表達式，然后分析答題．

解答 解：（1）A、首先要平衡摩擦力，使小車受到合力就是細繩對小車的拉力，故A正確；
B、小車受到的拉力可以由彈簧測力計測出，不需要滿足沙桶和沙的總質量要遠小于小車的質量，故B錯誤；
C、為減小實驗誤差，滑輪摩擦足夠小，繩的質量足夠輕，故C正確；
D、平衡摩擦力后每次改變拉小車拉力后不需要重新平衡摩擦力，故D錯誤；
E、實驗時應先接通電源，然后釋放小車，故E錯誤；
故選：AC；
（2）每兩點間還有四個計時點未畫出，計數點間的時間 間隔為：：t=0.02×5=0.1s，
C點的速度為：v=$\frac{BD}{2t}$=$\frac{0.180-0.020}{2×0.1}$=0.8m/s，
由勻變速直線運動的推論△x=at²可知，小車的加速度為：a=$\frac{DE-AB}{3{t}^{2}}$=$\frac{0.320-0.180-0.020}{3×0．{1}^{2}}$=4m/s²．
（3）由動能定理可得：W=Fx=$\frac{1}{2}$mv²-$\frac{1}{2}$mv₀²=$\frac{1}{2}$m（v²-v₀²）=$\frac{1}{2}$m△v²，
由圖示圖象可知，圖象為過原點的直線，由此可知：物體動能變化量正比于合外力做的功；
故答案為：（1）AC；（2）0.8，4；（3）物體動能變化量正比于合外力做的功．

點評 本題考查了實驗注意事項、實驗數據處理，是實驗的常考問題，一定要掌握，知道實驗原理與實驗注意事項、掌握基礎知識即可解題，平時要注意基礎知識的學習與掌握．