Question

某实验小组采用图甲所示的装置探究“合外力做功与物体动能变化的关系”。

①实验前，木板左端被垫起一些，使小车在不受拉力作用时做匀速直线运动。这样做的目的是                      。

②如果需要用图中砝码和吊盘的总重力来表示小车受到的合外力，必须满足的条件是                。

③同学甲选取一条比较理想的纸带做分析。小车刚开始运动时对应在纸带上的点记为起始点O，在点迹清楚段依次选取七个计数点。通过测量纸带计算出计数点与O点之间的速度平方差△v²、起始点O到计数点过程中细绳对小车做的功W。以W为纵坐标，以△v²为横坐标在方格纸中作出W—△v²图象，如图乙所示。那么，根据图像可以得到的结论是                   。

④如果要验证“动能定理”，还需要测量的物理量是                     。

⑤如果“动能定理”成立，那么W—△v²图像的斜率的物理意义是                  。

Answer

①平衡摩擦力；②小车的质量远大于砝码和吊盘的总质量；③小车合外力所做的功W与其速度平方差△v2成正比；④小车的质量；⑤小车的质量的一半。

【解析】

试题分析：①小车下滑时受到重力、细线的拉力、支持力和摩擦力，要使细绳拉力等于合力，则应该用重力沿斜面的分力来平衡摩擦力；②砝码和吊盘加速下滑，处于失重状态，其对细线的拉力小于重力，设拉力为T，根据牛顿第二定律，有

对砝码和吊盘，有 mg-T=ma

对小车，有 T=Ma

解得

故当M＞＞m时，有T≈mg

③因W—△v2图象是一条过原点的倾斜直线，则合外力所做的功W与其速度平方差△v2成正比

④由动能定理知,要验证此式成立，则必须测出小车的质量M。

⑤由知，W—△v2图象的斜率表示小车质量的一半。（评分标准：每空2分，共10分）

考点：本实验考查了探究功与速度变化的关系