Question

【题目】某实验小组应用如图所示装置探究“恒力做功和物体动能变化间的关系”，已知小车的质量为M，砝码及砝码盘的总质量为m，实验步骤如下：

①按图示安装好实验装置，其中与定滑轮及弹簧测力计相连的细线竖直；

②调节长木板的倾角，轻推小车后，使小车能沿长木板向下匀速运动；

③挂上砝码盘，接通电源后，再放开小车，读出弹簧测力计的读数。同时，打出一条纸带，由纸带求出小车在相应位置的速度；

④改变砝码盘中砝码的质量，重复步骤③，求得小车在不同合力作用下在相应位置的速度，并读出相应的弹簧测力计读数。

根据以上实验过程，回答以下问题：

（1）对于上述实验，下列说法正确的是______

A．实验过程中砝码和砝码盘处于超重状态

B．与小车相连的轻绳与长木板一定要平行

C．弹簧测力计的读数应为砝码和砝码盘总重力的一半

D．砝码和砝码盘的总质量应远小于小车的质量

（2）如上图所示是实验中得到的一条纸带，其中A、B、C、D、E、F是连续的六个计数点，相邻计数点间的时间间隔为T，相应计数点间的距离已在图中标出，测出小车的质量为M。弹簧测力计的读数为F，从打B点到打E点的过程中，合力对小车做的功是______，小车动能的增量是______。（用题中和图中的物理量符号表示）

Answer 1

【答案】B;FS; ;

【解析】

根据实验原理，可知小车的加速度与砝码盘的加速度不等，但弹簧测力计的读数为小车所受合外力，砝码加速度向下，处于失重状态，不需要砝码和砝码盘的总质量应远小于小车的质量的条件；在匀变速直线运动中由平均速度代替瞬时速度；由W=FS求出合外力的功，由动能的表达式求出动能的变化。

（1）实验过程中，砝码向下加速运动，处于失重状态，A错误；小车相连的轻绳与长木板一定要平行，保证拉力沿着木板方向，B正确；实验过程中，砝码向下加速运动，处于失重状态，故弹簧测力计的读数小于砝码和砝码盘总重力的一半，C错误；由于题中有弹簧测力计，不需要砝码的重力等于小车的拉力，故不需要砝码和砝码盘的总质量应远小于小车的质量的条件，D错误；

（2）关键匀变速直线运动的特点，可知B点的瞬时速度等于AC之间的平均速度，则：，同理E点的瞬时速度等于DE之间的平均速度，E点的速度：
从打B点到打E点的过程中，合力对小车做的功是，小车动能的增量是：．