Question

【题目】同学们分别利用下图甲、乙所示的两种装置采用不同方法探究“合外力做功与动能改变量的关系”。其中小车A与纸带和打点计时器B相连，托盘C内装有砝码，D为无线测力传感器，可直接测量绳子给小车的拉力。

（1）下列说法正确的是__________

A. 两种方案都需要将导轨的右端垫高以平衡摩擦力

B. 两种方案都需要测量并记录小车的质量

C. 两种方案都需要测量并记录托盘及托盘中砝码的总质量

D. 两种方案都要求托盘及盘中砝码总质量远小于小车A的质量

（2）如图丙是某次实验打下的纸带，其中O点是小车由静止释放瞬间打点计时器打下的第一个点，打点周期为T，相邻两点间还有四个点没画出，则打下C点时小车的速度大小为vc=________________

（3）若采用方案二进行实验，用天平测得小车的质量为M，传感器D测量得到绳子拉力为F，研究小车从开始运动到打下C点的过程，则根据动能定理，应验证的表达式为(用题目中已知物理量的符号表示)_________________

（4）若采用方案一进行实验，并将砝码盘和砝码总重力mg当作绳子拉力，多次实验发现拉力做功总是比小车动能增加量要________一些（填“偏大”或“偏小），造成这种误差最可能的原因是_____________________

Answer 1

【答案】AB 偏大 钩码也做匀加速运动，钩码重力大于细绳拉力, 导致拉力的功的测量值偏大

或: mg做功不仅增加小车动能，也增加砝码和砝码盘的动能

【解析】

（1）两种方案都需要将导轨的右端垫高以平衡摩擦力，这样才能保证拉力的功等于合外力的功，选项A正确；两种方案都需要测量并记录小车的质量，这样才能求解小车的动能变化量，选项B正确；乙装置由于有力传感器，则不需要测量并记录托盘及托盘中砝码的总质量，也不要求托盘及盘中砝码总质量远小于小车A的质量，选项CD错误；故选AB.

（2）因纸带上相邻两点间还有四个点没画出，可知t=5T，打下C点时小车的速度大小为；

（3） 小车从开始运动到打下C点的过程动能的增量为；拉力的功W=Fs3，则应验证的表达式为；

（4）钩码也做匀加速运动，钩码重力大于细绳拉力，所以由钩码的重力代替拉力求解的功偏大，即导致拉力的功的测量值偏大；或者mg做功不仅增加小车动能，也增加砝码和砝码盘的动能.