Question

【題目】如圖所示是某研究性學習小組設計的“探究做功與速度的關系”的實驗裝置．他們將光電門固定在直軌道上的O點，將拉力傳感器固定在質量為M的小車上，用不可伸長的細線通過一個定滑輪將小車與鉤碼相連，用拉力傳感器記錄小車所受拉力F的大小，通過光電門記錄遮光條通過光電門的時間t，結合遮光條的寬度d計算出小車通過光電門時的速度，該小組提出如下兩種操作方案：

(1)方案一：用同一鉤碼通過細線拉同一小車，每次小車從不同位置由靜止釋放，各位置A、B、C、D、E、F、G（圖中只標出了G）與O點間的距離s分別為s1、s2、s3、s4、s5、s6、s7。用該實驗方案______（填“需要”或“不需要”）測量鉤碼的重力，利用圖象法處理實驗數據，若以s為橫軸，以__________（填或）為縱軸作出的圖象是一條過原點的直線，則可得出做功與速度的關系。

(2)方案二：用不同的鉤碼通過細線拉同一小車，每次小車都從同一位置（與O點之間距離為s0）由靜止釋放．用該實驗方案______（填“需要”或“不需要”）測量鉤碼的重力；________（填“需要”或“不需要”）平衡摩擦力；只要已知量和測得量滿足關系_____________________，即可得出做功與速度的關系。

Answer 1

【答案】不需要 不需要 需要

【解析】

(1)[1]繩子的拉力由力傳感器直接得出，不需要用鉤碼的重力代替，不需要測量鉤碼重力，[2]該實驗中，根據，有

，

鉤碼不變，則加速度不變，若圖象是一條過原點的直線，因為，則可得出做功與速度的關系；

(2)[3]繩子的拉力由力傳感器直接得出，不需要用鉤碼的重力代替，不需要測量鉤碼重力，

[4]要研究合外力做的功與動能的變化量的關系，所以要平衡摩擦力；

[5]根據動能定理得：

，

則有

，

即只要滿足即可得出做功與速度的關系．