Question

某实验小组采用图甲所示的装置探究“合外力做功与物体动能变化的关系”．

①实验前，木板左端被垫起一些，使小车在不受拉力作用时做匀速直线运动．这样做的目的是

平衡摩擦力

．
②如果需要用图中砝码和吊盘的总重力来表示小车受到的合外力，必须满足的条件是

小车的质量远大于砝码和吊盘的总质量

．
③同学甲选取一条比较理想的纸带做分析．小车刚开始运动时对应在纸带上的点记为起始点O，在点迹清楚段依次选取七个计数点．通过测量纸带计算出计数点与O点之间的速度平方差△v²、起始点O到计数点过程中细绳对小车做的功W．以W为纵坐标，以△v²为横坐标在方格纸中作出W-△v²图象，如图乙所示．那么，根据图象可以得到的结论是

小车合外力所做的功W与其速度平方差△v²成正比

．
④如果要验证“动能定理”，还需要测量的物理量是

小车的质量

．
⑤如果“动能定理”成立，那么W-△v²图象的斜率的物理意义是

小车的质量的一半

．

Answer 1

分析：（1）①②是考查该实验时的注意事项：平衡摩擦力和要满足小车的质量远大于砝码和吊盘的总质量．
（2）③⑤要求根据图线的斜率分析图线斜率的意义．
（3）如果要验证“动能定理”，即W=

1

2

mv2，还需要测量的物理量小车的质量．

解答：解：①该实验中，用图中砝码和吊盘的总重力来表示小车受到的合外力，考虑到小车会速度摩擦力的作用，所以实验中要平衡摩擦力；
②该实验中，用图中砝码和吊盘的总重力来表示小车受到的合外力，而根据牛顿第二定律F=（M+m）a，要满足小车的质量远大于砝码和吊盘的总质量；
③从图中可以看出，所做的图线是过坐标原点的直线，该直线的方程可以写成：W=k?△v²即：小车合外力所做的功W与其速度平方差△v²成正比；
④如果要验证“动能定理”，即W=

1

2

mv2，还需要测量的物理量小车的质量；
⑤如果“动能定理”成立，即W=

1

2

mv2，那么W-△v²图象中：W=k?△v²即的斜率k=

W

△v2

=

1

2

m，它的物理意义是小车的质量的一半．
故答案为：①平衡摩擦力；②小车的质量远大于砝码和吊盘的总质量；③小车合外力所做的功W与其速度平方差△v²成正比；④小车的质量；⑤小车的质量的一半．

点评：该题全面考查探究“合外力做功与物体动能变化的关系”实验的原理，步骤，注意事项和数据的分析．这就要求我们队该实验由全面 的掌握．题目的难度适中．