3.在探宄“恒力做功和物體動能變化之間的關(guān)系”的實驗中,某同學(xué)的實驗設(shè)計方案如圖1所示.則:

(1)該實驗用鉤碼的重力表示小車受到的合外力,在安裝時首先要平衡摩擦力,其次鉤碼和小車還需要滿足的條件是鉤碼的重力遠小于小車的總重力.
(2)實驗中,除位移、速度、小車的質(zhì)量外,還要測出的物理量有鉤碼的重力和小車的總質(zhì)量.
(3)在上述實驗中,打點計時器使用的交流電頻率為50Hz.某同學(xué)打出的一段紙帶如圖2所示,則小車穩(wěn)定勻速運動時的速度大小為1.40m/s.(計算結(jié)果保留三位有效數(shù)字)

分析 (1)根據(jù)實驗原理可知,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;必須要滿足鉤碼的質(zhì)量遠小于小車的總質(zhì)量,否則若用鉤碼的重力表示合外力,誤差將會很大.
(2)驗證合外力的功與動能變化間的關(guān)系的原理:mgx=$\frac{1}{2}$Mv2,由此可知還要測出的物理量有鉤碼的質(zhì)量和小車的總質(zhì)量,因此根據(jù)實驗原理可知需要測量的數(shù)據(jù).
(3)小車勻速運動時,紙帶上點距均勻,因此根據(jù)刻度尺的示數(shù)可以求出勻速運動時的速度大。

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(shè)小車質(zhì)量M,鉤碼質(zhì)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(zhì)量遠小于小車的總質(zhì)量,這樣兩者才能近似相等.
故答案為:平衡摩擦力,鉤碼的重力遠小于小車的總重力.
(2)驗證合外力的功與動能變化間的關(guān)系的原理:mgx=$\frac{1}{2}$Mv2,需要測量的物理量有:鉤碼質(zhì)量m,小車的質(zhì)量M,位移x,速度v.所以還要測出的物理量有鉤碼的質(zhì)量和小車的總質(zhì)量.
故答案為:鉤碼的重力和小車的總質(zhì)量.
(3)最后勻速的讀數(shù)就為最大速度,由紙帶可知,CE之間的速度即為最后勻速速度
v=$\frac{{x}_{CE}}{2T}$=$\frac{0.13-0.074}{2×0.02}$≈1.40m/s
故答案為:(1)平衡摩擦力,鉤碼的重力遠小于小車的總重力;(2)鉤碼的重力和小車的總質(zhì)量;(3)1.40.

點評 要明確此題在驗證合外力的功與動能變化間的關(guān)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.

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A.流過電阻R的感應(yīng)電流由a到b
B.線框cd邊受到的安培力方向沿紙面向上
C.感應(yīng)電動勢大小為$\frac{2{B}_{0}S}{{t}_{0}}$
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