Question

12．在追尋科學(xué)家研究足跡的過程中，某同學(xué)為探究恒力做功和物體動能變化間的關(guān)系，采用了如圖1所示的實驗裝置．

（1）實驗時，該同學(xué)用鉤碼的重力表示小車受到的合力，為了減小這種做法帶來的實驗誤差，你認(rèn)為應(yīng)該采取的措施是AC（填選項前的字母）．
A．保證鉤碼的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量
B．選取打點計時器所打第1點與第2點間的距離約為2mm的紙帶來處理數(shù)據(jù)
C．把長木板不帶滑輪的一端適當(dāng)墊高以平衡摩擦力
D．必須先接通電源再釋放小車
（2）如圖2所示是實驗中得到的一條紙帶，其中A、B、C、D、E、F是連續(xù)的六個計數(shù)點，相鄰計數(shù)點間的時間間隔為T，相鄰計數(shù)點間的距離已在圖中標(biāo)出，測出小車的質(zhì)量為M，鉤碼的總質(zhì)量為m．從打B點到打E點的過程中，合力對小車做的功是mgs，小車動能的增量是$\frac{1}{2}$M（$\frac{{s}_{2}}{2T}$）²-$\frac{1}{2}$M（$\frac{{s}_{1}}{2T}$）²．（用題中和圖中的物理量符號表示）

Answer 1

分析 （1）由于小車運動過程中會遇到（滑輪和細(xì)繩、小車和木板、打點計時器和紙帶之間等）阻力，所以要平衡摩擦力．平衡摩擦力時，要輕推一下小車，觀察小車是否做勻速運動；由于小車加速下降，處于失重狀態(tài)，拉力小于重力，小ma，勾碼重量越小，ma越小，拉力與重力越接近．
（2）對系統(tǒng)研究，根據(jù)某段時間內(nèi)平均速度等于中間時刻的瞬時速度，從而得出系統(tǒng)動能的變化量，判斷系統(tǒng)動能的增加量與合力做功是否相等．

解答 解：（1）為使鉤碼的重力近似等于小車受到的合力，需要把長木板不帶滑輪的一端適當(dāng)墊高以平衡摩擦力，故C正確；同時保證鉤碼的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量，減小鉤碼失重帶來的誤差，故A正確；D項是打點計時器實驗的正確做法，對減小本題中的實驗誤差無影響，故D錯誤；B項為保證重物由零開始做自由落體運動的措施，故B錯誤；
故選：AC
（2）從打 B 點到打 E 點的過程中，合力對小車做的功為：W=mgh=mgS
根據(jù)中間時刻的速度等于平均速度得：v_B=$\frac{{s}_{1}}{2T}$，v_E=$\frac{{s}_{2}}{2T}$，
小車動能的增量是：△E_K=$\frac{1}{2}$Mv_E²-$\frac{1}{2}$Mv_B²=$\frac{1}{2}$M（$\frac{{s}_{2}}{2T}$）²-$\frac{1}{2}$M（$\frac{{s}_{1}}{2T}$）²．
故答案為：（1）AC；（2）mgs，$\frac{1}{2}$M（$\frac{{s}_{2}}{2T}$）²-$\frac{1}{2}$M（$\frac{{s}_{1}}{2T}$）²

點評 本題考查探究功與速度變化的關(guān)系，正確解答實驗問題的前提是明確實驗原理，從實驗原理出發(fā)進(jìn)行分析所需實驗器材、實驗步驟、所測數(shù)據(jù)等，會起到事半功倍的效果．