Question

4．科學(xué)規(guī)律的發(fā)現(xiàn)離不開科學(xué)探究，而科學(xué)探究可以分為理論探究和實(shí)驗(yàn)探究．下面我們追尋科學(xué)家的研究足跡用實(shí)驗(yàn)方法探究恒力做功和物體動(dòng)能變化間的關(guān)系．

（1）某同學(xué)的實(shí)驗(yàn)方案如圖甲所示，他想用鉤碼的重力表示小車受到的合力，為了減小這種做法帶來的實(shí)驗(yàn)誤差，你認(rèn)為在實(shí)驗(yàn)中還應(yīng)該采取的兩項(xiàng)措施是：
①平衡摩擦力；
②鉤碼的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量．
（2）如圖乙所示是某次實(shí)驗(yàn)中得到的一條紙帶，其中A、B、C、D、E、F是計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為T，距離如圖乙所示，則打C點(diǎn)時(shí)小車的速度為$\frac{△{x}_{2}+△{x}_{3}}{2T}$；要驗(yàn)證合力做的功與小車動(dòng)能變化間的關(guān)系，除位移、速度外，還要測出的物理量有鉤碼的質(zhì)量和小車的質(zhì)量．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)牛頓第二定律，運(yùn)用整體法和隔離法得出拉力的表達(dá)式，從而分析鉤碼重力等于拉力所滿足的條件，通過拉力等于小車合力得出所要操作的步驟．
（2）根據(jù)某段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度求出C點(diǎn)的速度．根據(jù)合力做功等于動(dòng)能的變化量，分析還需要測量的物理量．

解答 解：（1）要使繩子的拉力等于小車的合力，需要平衡摩擦力．
對(duì)整體分析，整體的加速度a=$\frac{mg}{M+m}$，隔離對(duì)小車的分析，拉力F=Ma=$\frac{Mmg}{M+m}$=$\frac{mg}{1+\frac{m}{M}}$，要使鉤碼的重力等于拉力，需要滿足鉤碼的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量；
（2）根據(jù)某段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度知，C點(diǎn)的速度v_C=$\frac{△{x}_{2}+△{x}_{3}}{2T}$．
根據(jù)動(dòng)能定理知，mgL=$\frac{1}{2}M{{v}_{2}}^{2}-\frac{1}{2}M{{v}_{1}}^{2}$，除位移、速度外，還要測出的物理量有鉤碼的質(zhì)量和小車的質(zhì)量．
故答案為：（1）①平衡摩擦力　②鉤碼的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量，（2）$\frac{△{x}_{2}+△{x}_{3}}{2T}$，鉤碼的質(zhì)量和小車的質(zhì)量

點(diǎn)評(píng) 解決本題的關(guān)鍵知道要使鉤碼的重力等于小車的合力，需滿足兩個(gè)條件：1、需平衡摩擦力，使得繩子的拉力等于小車的合力，2、鉤碼的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量，使得鉤碼的重力等于繩子的拉力．