Question

科學規(guī)律的發(fā)現(xiàn)離不開科學探究，而科學探究可以分為理論探究和實驗探究．下面我們追尋科學家的研究足跡用實驗探究恒力做功和物體動能變化之間的關系．

（1）某同學的實驗設計方案如圖1所示，該實驗用鉤碼的重力表示小車受到的合外力，為此，實驗時在安裝正確、操作規(guī)范的前提下（已平衡摩擦力）還需要滿足的條件是：

 

．
（2）圖2所示是某次實驗中得到的一條紙帶，其中A、B、C、D、E、F，是該同學確定的計數(shù)點，相鄰計數(shù)點間的時間間隔為T，間距如圖．則打c點時小車的速度為

 

；要驗證合外力的功與動能變化間的關系，除位移、速度外，還要測出的物理量有

 

．

Answer 1

分析：（1）小車在水平方向上受繩的拉力和摩擦力，想用鉤碼的重力表示小車受到的合外力，首先需要平衡摩擦力；其次：設小車加速度為a，則：繩上的力為F=Ma，對鉤碼來說：mg-Ma=ma，即：mg=（M+m）a，如果用鉤碼的重力表示小車受到的合外力，則Ma=（M+m）a，必須要滿足鉤碼的質量遠小于小車的總質量．
（2）C是BD的中間時刻，所以C點的速度就等于BD過程中的平均速度．
（3）驗證合外力的功與動能變化間的關系的原理：mgx=

1

2

Mv2，需要測量的物理量有：鉤碼質量m，小車的質量M，位移x，速度v．所以還要測出的物理量有鉤碼的質量和小車的總質量．

解答：解：（1）小車在水平方向上受繩的拉力和摩擦力，想用鉤碼的重力表示小車受到的合外力，首先需要平衡摩擦力；
其次：設小車質量M，鉤碼質量m，整體的加速度為a，繩上的拉力為F，則：對小車有：F=Ma；對鉤碼有：mg-F=ma，即：mg=（M+m）a；
如果用鉤碼的重力表示小車受到的合外力，則要求：Ma=（M+m）a，必須要滿足鉤碼的質量遠小于小車的總質量，這樣兩者才能近似相等．
（2）C是BD的中間時刻，所以C點的速度就等于BD過程中的平均速度：即：vc=

△x2+△x3

2T

；
驗證合外力的功與動能變化間的關系只需驗證：mgx=

1

2

Mv2，要驗證合外力的功與動能變化間的關系，除位移、速度外，還要測出的物理量有鉤碼的重力和小車的總質量．
故答案為：（1）鉤碼的重力遠小于小車的總重力
（2）

△x2+△x3

2T

；鉤碼的質量和小車的總質量

點評：要明確此題在驗證合外力的功與動能變化間的關系中用到的原理，圍繞原理，記憶需要測量的物理量及實驗時的注意事項．