Question

某實驗小組采用圖甲所示的裝置探究“合外力做功與物體動能變化的關系”。

①實驗前，木板左端被墊起一些，使小車在不受拉力作用時做勻速直線運動。這樣做的目的是                     。
②如果需要用圖中砝碼和吊盤的總重力來表示小車受到的合外力，必須滿足的條件是               。
③同學甲選取一條比較理想的紙帶做分析。小車剛開始運動時對應在紙帶上的點記為起始點O，在點跡清楚段依次選取七個計數點。通過測量紙帶計算出計數點與O點之間的速度平方差△v²、起始點O到計數點過程中細繩對小車做的功W。以W為縱坐標，以△v²為橫坐標在方格紙中作出W—△v²圖象，如圖乙所示。那么，根據圖像可以得到的結論是                  。
④如果要驗證“動能定理”，還需要測量的物理量是                    。
⑤如果“動能定理”成立，那么W—△v²圖像的斜率的物理意義是                 。

Answer 1

①平衡摩擦力；②小車的質量遠大于砝碼和吊盤的總質量；③小車合外力所做的功W與其速度平方差△v²成正比；④小車的質量；⑤小車的質量的一半。

試題分析：①小車下滑時受到重力、細線的拉力、支持力和摩擦力，要使細繩拉力等于合力，則應該用重力沿斜面的分力來平衡摩擦力；②砝碼和吊盤加速下滑，處于失重狀態，其對細線的拉力小于重力，設拉力為T，根據牛頓第二定律，有
對砝碼和吊盤，有 mg-T=ma
對小車，有 T=Ma
解得
故當M＞＞m時，有T≈mg
③因W—△v²圖象是一條過原點的傾斜直線，則合外力所做的功W與其速度平方差△v²成正比
④由動能定理知,要驗證此式成立，則必須測出小車的質量M。
⑤由知，W—△v²圖象的斜率表示小車質量的一半。（評分標準：每空2分，共10分）