Question

3．某實驗小組采用如圖所示的裝置探究“動能定理”，圖中小車中可放置砝碼，實驗中，小車碰到制動裝置時，鉤碼尚未到達地面，打點計時器工作頻率為50Hz．

（1）實驗的部分步驟如下：
①在小車中放入砝碼，把紙帶穿過打點計時器，連在小車后端，用細線連接小車和鉤碼；
②將小車停在打點計時器附近，先，再，小車拖動紙帶，打點計時器在紙帶上打下一列點．
③改變鉤碼或小車中砝碼的數(shù)量，更換紙帶，重復②的操作．
（2）圖1是鉤碼質(zhì)量為0.03kg，砝碼質(zhì)量為0.02kg時得到的一條紙帶，在紙帶上選擇起始點O及A、B、C、D和E五個計數(shù)點，可獲得各計數(shù)點到O的距離S及對應時刻小車的瞬時速度v，請將C點的測量結(jié)果填在表中的相應位置．
（3）在小車的運動過程中，對于鉤碼、砝碼和小車組成的系統(tǒng)，鉤砝的重力做正功，小車受摩擦阻力做負功．
（4）實驗小組根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪出了圖2中的圖線（其中△v²=v²-v₀²），根據(jù)圖線可獲得的結(jié)論是小車初末速度的平方差與位移成正比．要驗證“動能定理”，還需要測量的物理量是摩擦力和小車的質(zhì)量．
表：紙帶的測量結(jié)果

測量點	g/cm	v/m•s-1
O	0.00	0.35
A	1.51	0.40
B	3.20	0.45
C
D	7.15	0.54
E	9.41	0.60

Answer 1

分析 小車在鉤碼的作用下拖動紙帶在粗糙水平面上做加速運動，通過對紙帶計數(shù)點處理可算出各點的速度大小及發(fā)生的位移．同時測量小車的質(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能變化關(guān)系．

解答 解：（2）從尺上讀數(shù)，C：6.08cm，減去O點讀數(shù)1.00 cm，得C點的S值5.08cm
而C點的瞬時速度等于BD這段的平均速度
則C點速度v=$\frac{7.15-3.20}{4×2×1{0}^{-2}}×1{0}^{-2}$=0.49m/s
（3）鉤砝的重力做正功，小車受摩擦阻力做負功；
（4）小車初末速度的平方差與位移成正比，即v²-v₀²=ks
要驗證“動能定理”，即$\frac{1}{2}$Mv²-$\frac{1}{2}$M${v}_{0}^{2}$=（mg•-f）s還需要測量的物理量是摩擦力f和小車的質(zhì)量M．
故答案為：（2）5.08，0.49；   
          （3）鉤砝的重力，小車受摩擦阻力；
          （4）小車初末速度的平方差與位移成正比，小車的質(zhì)量．

點評 通過實驗來探究物體的動能定理，一是培養(yǎng)學生的動手能力，二是更能讓學生理解動能定理的內(nèi)涵．