Question

在“探究恒力做功与动能改变的关系”实验中，为了提高测量的效率，现改用光电门来测量小车经过不同位置时的速度大小（光电门具有计时功能，与计算机相连后通过相关软件处理，可以直接读出物体的瞬时速度值），同学们在实验室组装了一套如图所示的装置．请回答下列有关问题：
（1）完成该实验，没有必要测量的两个物理量是______（选填字母序号）
A．小车（含遮光板）的质量M              B．沙和沙桶的总质量m
C．两光电门之间的距离s                   D．小车经两光电门的时间间隔△t
E．小车先后经两光电门的瞬时速度v₁与v₂    F．垫片的厚度h
（2）实验时为了保证小车受到的拉力与沙和沙桶的总重力大小基本相等，沙和沙桶的总质量应满足的实验条件是______．
（3）实验前，某同学用以下方法来平衡摩擦力：不挂小沙桶，让长木板的左端垫上垫片，轻推小车使其沿斜面滑下，并观察两光电门记录的速度是否相等，若相等，则表明已经平衡了摩擦力，你认为该同学的调整方法合理吗？答：______．
（4）本实验最终要验证的数学表达式为______

1-

1

2

M 

v

2 2

Answer

本实验要探究功与速度变化的关系，故应能求出做功的数值及测出速度的大小；根据实验原理可知实验中应测量的物理量；根据实验中数据的处理可知应注意的事项及推出最终的表达式．
【解析】
（1）实验中由光电门可以直接得出光电门的瞬时速度，由功的计算公式求功，功主要是沙桶的拉力做功，故应测量沙和沙桶的总质量及小车前进的距离；同时还需要知道小车的质量；实验中无须知道小车运动的时间间隔；并且垫片的厚度也不用测量；故不需要测量的物理量为D F．
（2）要使拉力与沙和沙桶的重力大小基本相等，小车及沙和沙桶做匀加速直线运动，对沙桶来说，由mg-F=ma可知，沙桶的质量相对M越小越好，即沙和沙桶的总质量远小于小车的质量  （或m＜＜M）； 
 （3）该做法是合理的，通过两光电门的速度相等，说明小车做的是匀速直线运动，则小车重力的分力等于摩擦力；
 （4）小车运动中合外力的功为沙桶做功，即W=mgs；
而动能的变化量为：Mv22-Mv12；
故由动能定理可知：mgs=Mv22-Mv12；
故答案为：（1）DF； （2）m＜＜M； （3）合理；（4）mgs=Mv22-Mv12．