Question

【題目】如圖所示裝置，可以進行以下實驗：

A．“研究勻變速直線運動”

B．“驗證牛頓第二定律”

C．“研究合外力做功和物體動能變化關系

(1)在 A、B、C 這三個實驗中，_____需要平衡摩擦阻 力。

(2)已知小車的質量為 M，盤和砝碼的總質量為m，且將 mg 視為細繩對小車的拉力；為此需要滿足 mM。 前述 A、B、C 三個實驗中，_____不需要滿足此要求。

(3)接通打點計時器電源，由靜止釋放小車，打出若干條紙帶，從中挑選一條點跡清晰的紙帶，如圖所 示。紙帶上打出相鄰兩個點之間的時間間隔為T，O 點是打點計時器打出的第一個點，從 O 點到 A、B、C、D、E、F 點的距離依次為 s1、s2、s3、s4、s5、s6。但 OA 之間可能還有一些點沒打上，打 F 點時小車已經 撞上木板末端的擋板，A 到 E 各點正常。由紙帶可以求得小車加速度的表達式為_____。

(4)如果用此裝置做“研究合外力做功和物體動能變化關系這個實驗，由此可求得紙帶上由 O 點到 D 點所對 應的運動過程中，盤和砝碼受到的重力所做功的表達式 W=_____，該小車動能改變量的表達式△Ek=_____。由于實驗中存在系統誤差，所以W_____△Ek。(選填“小于”、“等于”或“大于”)。

(5)如果前述紙帶為如圖所示“用打點計時器驗證機械能守恒”實驗中打出的紙帶， 且 OA 之間可能還有沒打出的點，但 A 到 F 各點都正常，有兩位同學提出了處理數據的辦法，其中合理的是：_____

甲：如果 BC-AB=CD-BC=DE-CD=EF-DE，則重錘機械能守恒；乙：以各點對應的x為橫坐標，以各點速度平方 v2 為縱坐標，描點作圖線，若圖線為直線，且斜率為 2g，則重錘機械能守恒.

Answer 1

【答案】（1）BC （2）A（3）（4）mgs4；；大于；（5）乙

【解析】

（1）在 A、B、C 這三個實驗中，“驗證牛頓第二定律”、“研究合外力做功和物體動能變化關系，都需要平衡摩擦阻力；故選BC。

（2）已知小車的質量為 M，盤和砝碼的總質量為 m，且將 mg 視為細繩對小車的拉力。為此需要滿足 mM。 前述 A、B、C 三個實驗中，實驗A只需要小車做勻加速運動即可，不需要滿足此要求。

（3）由題意可知，求解小車的加速度可用從A到E之間的紙帶來求解，則根據x=aT2可得

（4）紙帶上由O點到D點所對應的運動過程中，盤和砝碼受到的重力所做功的表達式：W=mgs4；打D點時的速度：，

則小車動能的改變量：；

由于實驗中存在系統誤差，所以盤和砝碼受到的重力所做功W大于小車動能的增量△Ek。

（5）如果 BC-AB=CD-BC=DE-CD=EF-DE，則重物做勻加速下落，但是不能說明加速度就等于g，則不能說明重錘機械能守恒，故甲錯誤；以各點對應的x為橫坐標，以各點速度平方v2為縱坐標，描點作圖線，若圖線為直線，且斜率為 2g，則滿足v2=2gx，重物下落的加速度為g，則重錘只有重力做功，機械能守恒，則乙做法正確；故選乙；