Question

【題目】某實驗小組應用如圖所示裝置探究“恒力做功和物體動能變化間的關系”，已知小車的質量為M，砝碼及砝碼盤的總質量為m，實驗步驟如下：

①按圖示安裝好實驗裝置，其中與定滑輪及彈簧測力計相連的細線豎直；

②調節長木板的傾角，輕推小車后，使小車能沿長木板向下勻速運動；

③掛上砝碼盤，接通電源后，再放開小車，讀出彈簧測力計的讀數。同時，打出一條紙帶，由紙帶求出小車在相應位置的速度；

④改變砝碼盤中砝碼的質量，重復步驟③，求得小車在不同合力作用下在相應位置的速度，并讀出相應的彈簧測力計讀數。

根據以上實驗過程，回答以下問題：

（1）對于上述實驗，下列說法正確的是______

A．實驗過程中砝碼和砝碼盤處于超重狀態

B．與小車相連的輕繩與長木板一定要平行

C．彈簧測力計的讀數應為砝碼和砝碼盤總重力的一半

D．砝碼和砝碼盤的總質量應遠小于小車的質量

（2）如上圖所示是實驗中得到的一條紙帶，其中A、B、C、D、E、F是連續的六個計數點，相鄰計數點間的時間間隔為T，相應計數點間的距離已在圖中標出，測出小車的質量為M。彈簧測力計的讀數為F，從打B點到打E點的過程中，合力對小車做的功是______，小車動能的增量是______。（用題中和圖中的物理量符號表示）

Answer 1

【答案】B;FS; ;

【解析】

根據實驗原理，可知小車的加速度與砝碼盤的加速度不等，但彈簧測力計的讀數為小車所受合外力，砝碼加速度向下，處于失重狀態，不需要砝碼和砝碼盤的總質量應遠小于小車的質量的條件；在勻變速直線運動中由平均速度代替瞬時速度；由W=FS求出合外力的功，由動能的表達式求出動能的變化。

（1）實驗過程中，砝碼向下加速運動，處于失重狀態，A錯誤；小車相連的輕繩與長木板一定要平行，保證拉力沿著木板方向，B正確；實驗過程中，砝碼向下加速運動，處于失重狀態，故彈簧測力計的讀數小于砝碼和砝碼盤總重力的一半，C錯誤；由于題中有彈簧測力計，不需要砝碼的重力等于小車的拉力，故不需要砝碼和砝碼盤的總質量應遠小于小車的質量的條件，D錯誤；

（2）關鍵勻變速直線運動的特點，可知B點的瞬時速度等于AC之間的平均速度，則：，同理E點的瞬時速度等于DE之間的平均速度，E點的速度：
從打B點到打E點的過程中，合力對小車做的功是，小車動能的增量是：．