Question

【题目】物理小组在一次探究活动中“探究恒力做功与动能变化量的关系”时，设计实验装置如图。实验器材：

打点计时器、纸带、小车、沙桶、刻度尺、一端带有定滑轮的长木板、学生电源、细沙、细线、天平等。

实验步骤：

(1)将打点计时器固定在长木板上，把纸带的一端穿过打点计时器的限位孔。

(2)将细线一端与小车相连跨过定滑轮，让细线自由下垂。

(3)将长木板左端适当垫高，平衡小车摩擦力。

(4)在细线右端挂上沙桶，并在沙桶中放入适当细沙。由静止释放小车。

(5)从复几次，选择合适的纸带，记录数据。

数据记录：

该同学某次实验时称得小车的质量、沙桶及沙的质量同时选取了一条比较理想的纸带如图，O点为打点计时器打下的第一个点，每5个点选一个计数点分别为A、B、C、D、E、F、G，利用刻度尺测量了各计数点到O点的长度，并填入下表。

计数点	A	B	C	D	E	F	G
距离s/cm	1.13	2.01	3.13	4.49	6.14	8.02	10.12
速度v/（m/s）		0.100	0.124		0.175	0.199

(1)在实验步骤3中，如何判断小车所受摩擦力是否平衡：______。

(2)在实验步骤4中，为了让细线拉力近视为小车所受合外力，则小车的质量M与沙桶及沙的质量m关系必须满足:m ________ M（填“远大于”、“远小于”）。

(3)请计算出计数点D的速度 _____（保留三位小数），完善表格；

(4)为了能够更加合理地探究恒力做功与动能变化量的关系，请利用表格数据在如图中以小车运动距离s为横轴，选择____为纵轴并描出一条通过原点的直线。

(5)如果该直线的斜率等于：_____（保留两位小数）则就说明小车所受合外力做功等于小车动能变化量。

Answer 1

【答案】（1）轻推小车，让小车拖着纸带在木板上运动，如果纸带上点迹均匀，即可说明小车做匀速运动，小车所受摩擦力得到了平衡； （2）远小于； （3）0.151m/s （4）v2 （5）0.50

【解析】

（1）轻推小车，让小车拖着纸带在木板上运动，如果纸带上点迹均匀，即可说明小车做匀速运动，小车所受摩擦力得到了平衡；

（2）在实验步骤4中，对小车和沙桶组成的系统，根据牛顿第二定律可知：mg=（m+M）a；对小车：，为了保证小车受到的合力与沙和沙桶的总重力大小近似相等，故m＜＜M。

（3）计数点D的速度.

（4）若以小车运动距离s为横轴，选择小车速度的平方v2为纵轴并描出一条通过原点的直线。如图；

若小车所受合外力做功等于小车动能变化量，则，即，即v2-s的斜率。

而直线的斜率为，则可说明小车所受合外力做功等于小车动能变化量。