Question

5．某實(shí)驗(yàn)小組采用如圖所示的裝置探究“探究做功和物體動(dòng)能變化間的關(guān)系”，圖中桌面水平放置，小車可放置砝碼，實(shí)驗(yàn)中小車碰到制動(dòng)裝置時(shí)，鉤碼尚未到達(dá)地面．

①實(shí)驗(yàn)的部分步驟如下：
a．在小車放入砝碼，把紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，連在小車后端，用細(xì)繩連接小車和鉤碼；
b．將小車停在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器附近，接通電源，釋放小車，小車拖動(dòng)紙帶，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打下一列點(diǎn)，
斷開開關(guān)；
c．改變鉤碼或小車中砝碼的數(shù)量，更換紙帶，重復(fù)第二步的操作．
②如圖2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則打c點(diǎn)時(shí)小車的速度為$\frac{△{x}_{2}+△{x}_{3}}{2T}$．要驗(yàn)證合外力的功與動(dòng)能變化的關(guān)系，除鉤碼和砝碼的質(zhì)量、位移、速度外，還要測(cè)出的物理量有：小車的質(zhì)量．
③某同學(xué)用鉤碼的重力表示小車受到的合外力，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：a．平衡摩擦力；b．重物的重力遠(yuǎn)小于小車的總重力；
④實(shí)驗(yàn)小組根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪出了圖b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（或合外力做功等于物體動(dòng)能的變化）．

Answer 1

分析 小車在鉤碼的作用下拖動(dòng)紙帶在粗糙水平面上做加速運(yùn)動(dòng)，通過對(duì)紙帶計(jì)數(shù)點(diǎn)處理可算出各點(diǎn)的速度大小及發(fā)生的位移．同時(shí)測(cè)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(dòng)能變化關(guān)系．

解答 解：（1）實(shí)驗(yàn)過程中必須先接通電源，再釋放小車，每次更換紙帶時(shí)都要關(guān)閉電源；
（2）根據(jù)平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度得：${v}_{C}=\frac{△{x}_{2}+△{x}_{3}}{2T}$，
動(dòng)能定理的表達(dá)式：$W=\frac{1}{2}（{M}_{車}+m）^{2}-0$，故還需要測(cè)量小車的質(zhì)量．
③用鉤碼的重力表示小車受到的合外力時(shí)，沒有考慮到小車與木板之間、紙袋與限位孔之間的摩擦力；由此需要平衡摩擦力； b．小車的加速度：$a=\frac{mg}{M+m}$，重物的質(zhì)量會(huì)影響小車的運(yùn)動(dòng)，故呀減小實(shí)驗(yàn)的誤差，還要讓重物的重力遠(yuǎn)小于小車的總重力；
④小車初末速度的平方差與位移成正比，即v²-v₀²=ks
要驗(yàn)證“動(dòng)能定理”，即$\frac{1}{2}M{v}^{2}-\frac{1}{2}M{{v}_{0}}^{2}$，
從而得出結(jié)論：小車初末速度的平方差與位移成正比（或合外力做功等于物體動(dòng)能的變化）．
故答案為：①接通電源；釋放小車；
②$\frac{△{x}_{2}+△{x}_{3}}{2T}$；小車的質(zhì)量；
③a．平衡摩擦力；  b．重物的重力遠(yuǎn)小于小車的總重力；
④小車初末速度的平方差與位移成正比（或合外力做功等于物體動(dòng)能的變化）．

點(diǎn)評(píng) 通過實(shí)驗(yàn)來探究物體的動(dòng)能定理，一是培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力，二是更能讓學(xué)生理解動(dòng)能定理的內(nèi)涵．