Question

“验证动能定理”的实验装置如图甲所示。

(1)在平衡小车与桌面之间摩擦力的过程中，打出了一条纸带如图乙所示。计时器打点的时间间隔为0.02s．从比较清晰的点起，每5个点取一个计数点，量出相邻计数点之间的距离。该小车的加速度大小a＝_____m/s².(结果保留两位有效数字)

(2)平衡摩擦力后，拆去打点计时器。在木板上的B点固定一个光电计时器，小车上固定一遮光片，如图丙所示。将5个相同的砝码都放在小车上，挂上砝码盘，然后每次从小车上取一个砝码添加到砝码盘中，并且每次都控制小车从A点静止释放。记录每一次光电计时器的示数。本实验应取砝码盘及盘中砝码、小车（及车上挡光片、砝码）作为一个系统，即研究对象。那么，是否需要保证砝码盘及盘中砝码的总质量远小于小车及车中砝码的总质量？_______（选填“是”或“否”）；每次从小车上取走砝码后，是否需要重新平衡摩擦力？_______（选填“是”或“否”）

(3)已知，每个砝码质量为m₀，遮光片宽度为d，AB间距离为L，重力加速度为g；在某次实验中，光电计时器示数为,则小车运动运动至B点的速度可表示为__________；

(4)处理数据时，某同学将盘中砝码的总重力记为F，并以F作为纵坐标，作为横坐标，描点作图，得到如图丁所示的图像。该图线不过原点的原因是：____________________；已知图线的纵截距为-b，斜率为k，那么，砝码盘的质量为_________；小车及遮光片的总质量为________。

Answer

（1）0.16； （2）否， 否 (3) (4)未计入砝码盘的重力（F=0时，砝码盘的重力依旧使系统加速运动）, ,

【解析】 (1)根据公式△x=at2，求解加速度，由于每5个点取一个点，则连续两点的时间间隔为t=0.1s，

△x=(3.68−3.52)×10−2m，代入可得加速度a=0.16m/s2。

（2）取砝码盘及盘中砝码、小车作为研究对象，质量为M，每次从小车上取一个砝码添加到砝码盘中改变拉力F时，M保持不变。要验证动能定理：，即，只要研究F与的关系即可，不需要保证砝码盘及盘中砝码的总质量远小于小车及车中砝码的总质量；平衡摩擦力后，小车重力沿导轨向下的分力等于摩擦力，每次从小车上取走砝码后，不需要重新平衡摩擦力。

（3）由于遮光片很窄，通过光电门的时间很短，可以认为遮光片匀速通过光电门，速度为。

（4）F为零时，砝码盘的重力不为零，通过光电门时的速度不为零，图线不过原点；设砝码盘的质量为m，图线的纵截距等于砝码盘的重力，b=mg，m=b/g；根据上式，图线的斜率

M=。