Question

8．在“探究恒力做功與動能改變的關(guān)系”實驗中，某實驗小組采用如圖（甲）的實驗裝置．

①下列關(guān)于實驗操作的說法中正確的是BC（填選項前字母）
A．平衡摩擦力時必須將鉤碼通過細線掛在小車上
B．為減小系統(tǒng)誤差，應使鉤碼質(zhì)量遠小于小車質(zhì)量
C．實驗時，應使小車靠近打點計時器由靜止釋放
②實驗時為了保證小車受到的合外力與沙和沙桶的總重力大小基本相等，在沙和沙桶的總質(zhì)量m與小車的質(zhì)量M的關(guān)系必須滿足m＜＜M的同時，實驗時首先要做的步驟是平衡摩擦力．
③如圖（乙）為實驗中打出的一條紙帶，選取紙帶中的A、B兩點來探究恒力做功與動能改變的關(guān)系，測出A、B兩點間距s和速度大小v_A、v_B．已知砂和砂桶的總質(zhì)量m，小車的質(zhì)量M，重力加速度g．則本實驗要驗證的數(shù)學表達式為mgs=$\frac{1}{2}M（{v}_{B}^{2}-{v}_{A}^{2}）$．（用題中的字母表示實驗中測量得到物理量）．

Answer 1

分析 ①②實驗要測量滑塊動能的增加量和合力做的功，用沙和沙桶的總重力表示滑塊受到的拉力，對滑塊受力分析，受到重力、拉力、支持力和摩擦力，要使拉力等于合力，必須使重力的下滑分量等于摩擦力；同時用沙和沙桶的總重力表示滑塊受到的拉力需要滿足沙和沙桶的總質(zhì)量遠小于滑塊的質(zhì)量這一條件；
③細線的拉力近似等于沙和沙桶的總重力，需要驗證的方程是細線對滑塊做功與滑塊動能的增加的關(guān)系，細線對滑塊做功等于沙和沙桶重力勢能的減小量，根據(jù)動能定理分析答題．

解答 解：①A、平衡摩擦力時，不能將小沙桶通過細線掛在滑塊上，故A錯誤；
B、繩子上拉力為F，對小車根據(jù)牛頓第二定律有：F=Ma，對砂桶和砂有：mg-F=ma，由此解得：F=$\frac{mg}{1+\frac{m}{M}}$，由此可知當M＞＞m時，砂和砂桶的重力等于繩子的拉力，所以若使繩子拉力近似等于沙和沙桶的重力，應滿足的條件是沙和沙桶的總質(zhì)量遠小于滑塊的質(zhì)量，故B正確；
C、實驗時，應使滑塊靠近打點計時器由靜止釋放，故C正確，
故選：BC；
②保證小車受到的合外力與沙和沙桶的總重力大小基本相等，根據(jù)受力分析，因此必須首先要進行平衡摩擦力，
③由動能定理得：mgs=$\frac{1}{2}M（{v}_{B}^{2}-{v}_{A}^{2}）$；
故答案為：①BC；②平衡摩擦力； ③mgs=$\frac{1}{2}M（{v}_{B}^{2}-{v}_{A}^{2}）$．

點評 該題的關(guān)鍵是根據(jù)實驗原理并結(jié)合牛頓第二定律和動能定理來確定要測量的量，同時要熟練應用勻變速直線運動的推論解答實驗問題．