Question

如图所示，在“探究小车所受外力做功与动能变化关系”的实验中，现有甲、乙两种方案：

(1)实验操作过程中可能用到如下步骤，两套装置必须同时用到的实验步骤是____。

A.平衡摩擦力

B.测量小车质量

C.通过纸带计算速度时，选用等间距部分

D.重复实验时，小车从靠近打点计时器的同一位置释放

(2)某同学利用图乙的装置，按正确步骤进行实验，绘制W∝△E_K的图像时，_______(选填“需要”或“不需要”)测量W的具体数值。

(3)某同学利用图甲的装置平衡摩擦力后进行实验，小车质量为M、钩码的总质量为m(m<<M)，打出的纸带如图丙所示，计算出B、E点时小车的速度分别v_B、v_E，重力加速度为g，探究B到E过程小车所受外力做功与动能变化关系，若外力做功与小车动能变化相等，则数学表达式为___________(用M、m、g、s、v_B、v_E表示)

(4)利用图甲的装置，某小组实验结果显示，合外力做功总是略小于小车动能的变化，请分析出现这种情况的可能原因是___________。

Answer

（1）AB （2）不需要 （3） （4）平衡摩擦力过度或倾角过大

【解析】

根据该实验的实验原理、要求和减少误差的角度分析，平衡摩擦力作用后，进行实验过程中需要用刻度尺测量纸带上点的距离，用天平测出小车的质量，需要改变砝码的质量来代替小车的拉力．根据W=Fs求出砂桶及砂的总重力做功，根据匀变速直线运动的平均速度等于中点时刻的瞬时速度求初末位置的速度，即可得到动能的变化量，从而写出探究结果表达式，根据此表达式分析所需要的测量仪器。

(1) A项：两套装置中都应保持细线的拉力即为小车所受的合外力，所以都应平衡摩擦力，故A正确；

B项：由于要探究小车的合外力做功与小车动能的变化，所以应测量小车的质量，故B正确；

C项：图甲小车做匀加速直线运动，图乙中先加速后匀速，所以不能同时用到，故C错误；

D项：重复实验时，小车从靠近打点计时器，并不一定要同一位置释放，故D错误。

故选：AB。

(2) 图乙的装置中小车的合力即为橡皮筋的弹力，只要探究橡皮筋加倍，小车的动能是否加倍，并不要测量W的数值；

(3)由于钩码的总质量远远小于小车的质量，所以小车的合力近似等钩码的总重力，所以小车从B到E外力做的功为

小车从B到E动能的变化为：

若外力做功与小车动能变化相等，则数学表达式为；

(4) 合外力做功总是略小于小车动能的变化，说明除了拉力对小车做功外还有其它力对小车做功，即小车的重力沿斜面向下的分力大于阻力，也即平衡摩擦力过度或倾角过大。