Question

12．利用如图所示的实验装置“探究合力功与物体动能改变的关系”，将光电门固定在轨道上的B点，用重物通过细线拉小车，小车质量为M，保持小车质量不变，改变所挂重物质量m多次进行实验，每次小车都从同一位置A由静止释放（g取10m/s²）．

（1）做该实验时，是否需要平衡摩擦力需要（填“需要”或“不需要”）．
（2）实验时，发现传感器示数明显不等于重物的重力，其原因是没有满足砝码和砝码盘的总质量远小于小车的质量．
（3）在正确规划操作后，实验时除了需要读出传感器的示数F，测出了小车质量M，还需测量得物理量有AB的长度s、在B点的速度v，验证动能定理的表达式为Fs=$\frac{1}{2}M{v}^{2}$（用测得的物理量表示）．

Answer 1

分析 （1）据实验操作要求可知需要平衡摩擦力．
（2）该实验中由于已经用传感器测出绳子拉力大小，故不需要满足砝码和砝码盘的总质量远小于小车的质量，但会导致二者明显差别．
（3）电门测速度的原理是用平均速度来代替瞬时速度，根据功能关系可以求出需要验证的关系式．

解答 解：（1）由于该实验只有绳子的拉力，所以不能有摩擦力做功，所以需要平衡摩擦力．
（2）由于没有满足砝码和砝码盘的总质量远小于小车的质量，导致传感器示数明显不等于重物的重力．
（3）实验时需要读出传感器的示数F，测出了小车质量M，还需测量得物理量有AB两点的长度、在B点的速度，光电门测速度的原理是用平均速度来代替瞬时速度v，根据功能关系可以求出需要验证的关系式可知：
Fs=$\frac{1}{2}M{v}^{2}$
故答案为：（1）需要；（2）没有满足砝码和砝码盘的总质量远小于小车的质量；（3）AB两点的长度、在B点的速度；Fs=$\frac{1}{2}M{v}^{2}$．

点评 了解光电门测量瞬时速度的原理，实验中我们要清楚研究对象和研究过程，对于系统我们要考虑全面，同时明确实验原理是解答实验问题的前提．