Question

某實(shí)驗(yàn)小組采用圖所示的裝置探究“動(dòng)能定理”，圖中小車中可放置砝碼，實(shí)驗(yàn)中，小車碰到制動(dòng)裝置時(shí)，鉤碼尚未到達(dá)地面，打點(diǎn)針時(shí)器工作頻率為50Hz．

（1）實(shí)驗(yàn)的部分步驟如下：
①在小車中放入砝碼，把紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，連在小車后端，用細(xì)線跨過定滑輪連接小車和鉤碼；
②將小車停在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器附近，先

接通電源

，再

放開小車

，小車拖動(dòng)紙帶，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打下一列點(diǎn)，；
③改變鉤碼或小車中砝碼的數(shù)量，更換紙帶，重復(fù)②的操作．
（2）如圖是鉤碼質(zhì)量為0.03kg，砝碼質(zhì)量為0.02kg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)，可獲得各計(jì)數(shù)點(diǎn)到0的距離S及對(duì)應(yīng)時(shí)刻小車的瞬時(shí)速度v，請(qǐng)將C點(diǎn)的測(cè)量結(jié)果填在表中的相應(yīng)位置．

測(cè)量點(diǎn)	S/cm	v/（m?s-1）
0	0.00	0.35
A	1.51	0.40
B	3.20	0.45
C	5.08±0.01	0.49
D	7.15	0.54
E	9.41	0.60

（3）在上述的運(yùn)動(dòng)過程中，對(duì)于鉤碼、砝碼和小車組成的系統(tǒng)，

鉤碼的重力

做正功，

摩擦力

做負(fù)功．
（4）實(shí)驗(yàn)小組根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪出了圖中的圖線（其中△v²=v²-v²₀），根據(jù)圖線可獲得的結(jié)論是

△v²與S成正比

．要驗(yàn)證“動(dòng)能定理”，還需要測(cè)量的物理量是摩擦力和

小車的質(zhì)量

．

Answer 1

分析：（1）本題要了解打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的使用規(guī)則；
（2）小車在鉤碼的作用下拖動(dòng)紙帶在粗糙水平面上做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，通過對(duì)紙帶計(jì)數(shù)點(diǎn)處理可算出各點(diǎn)的速度大小及發(fā)生的位移．
（3）對(duì)于鉤碼、砝碼和小車組成的系統(tǒng)，鉤碼的重力做正功，摩擦力做負(fù)功
同時(shí)測(cè)量小車的質(zhì)量與小車在粗糙水平面的摩擦力，從而可求出合力做的功與小車的動(dòng)能變化關(guān)系．

解答：解：
（1）根據(jù)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的使用規(guī)則可知，將小車停在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器附近，先接通電源，放開小車．
（2）C到O距離為：s_OC=6.08cm-1.00cm=5.08cm；
由勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律得：v_C=

vB+vD

2

=

0.45+0.54

2

=0.49m/s
（3）小車初末速度的平方差與位移成正比，即v²-v₀²=ks．
運(yùn)動(dòng)過程中，對(duì)于鉤碼、砝碼和小車組成的系統(tǒng)，鉤碼重力做正功，小車與木板及紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器間的摩擦力做負(fù)功．
（4）在實(shí)驗(yàn)小組根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪出了圖3中的△v²-S圖線中，得到的圖線是過原點(diǎn)的直線，說明了△v²與S成正比；
要驗(yàn)證“動(dòng)能定理”，即：
   （mg-f）s=

1

2

Mv2-

1

2

M

v

2 0

=

1

2

M△v2，可知還需要測(cè)量的物理量是摩擦力f和小車的質(zhì)量M．
故答案為：
（1）接通電源，放開小車；
（2）5.08±0.01，0.49
（3）鉤碼的重力，摩擦力；
（4）△v²與S成正比；小車的質(zhì)量．

點(diǎn)評(píng)：通過實(shí)驗(yàn)來探究物體的動(dòng)能定理，一是培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力，二是更能讓學(xué)生理解動(dòng)能定理的內(nèi)涵．