Question

【題目】為了探究“合力做功與速度變化的關系”，某學習小組在實驗室組裝了如圖所示的裝置。他們稱量滑塊的質量為M、沙和小桶的總質量為m。要完成該實驗，請回答下列問題：

（1）實驗時為保證滑塊受到的合力與沙、小桶的總重力大小基本相等，沙和小桶的總質量應滿足的實驗條件是________，實驗時為保證細線拉力等于滑塊所受的合外力，首先要做的步驟是________。

（2）接通電源，釋放小車，打點計時器在紙帶上打下一系列點，將打下的第一個點標為O。在紙帶上依次取A、B、C……若干個計數點，已知相鄰計數點間的時間間隔為T，測得A、B、C……各點到O點的距離為x1，x2，x3……，如圖所示。

實驗中，可認為滑塊所受的拉力大小為mg，從打O點到打B點的過程中，拉力對小車做的功W＝_______，打B點時小車的速度v＝_______。

（3）以v2為縱坐標，W為橫坐標，利用實驗數據做出如圖所示的v2－W圖象。由此圖象可得v2隨W變化的表達式為________。分析實驗結果的單位關系，與圖線斜率有關的物理量應是______。

Answer 1

【答案】沙和小桶的總質量遠小于滑塊的質量； 平衡摩擦力； ； ； ； 質量；

【解析】

（1）當沙和沙桶的總質量遠小于滑塊的質量時，繩子拉力才近似等于沙和沙桶的重力，所以沙和沙桶應滿足的實驗條件是沙和沙桶的總質量遠小于滑塊的質量，由受力分析可知，為保證細線拉力為木塊的合外力，首先要做的是平衡摩擦力．

（2）從打O點到打B點的過程中，拉力對小車做的功W＝mgx2，打B點時小車的速度.

（3）根據圖象上的點，可知，可以得出得v2隨W變化的表達式為：v2=0.01+4.7W；
功是能量轉化的量度，所以功和能的單位是相同的，斜率設為k，則k=，代入單位后，k的單位為kg-1，所以與該斜率有關的物理量為質量；