Question

6．某实验小组利用力传感器和光电门传感器探究“动能定理”，将力传感器固定在小车上，用不可伸长的细线通过一个定滑轮与重物G相连，力传感器记录小车受到拉力的大小，在水平轨道上A、B两点各固定一个光电门传感器，用于测量小车的速度v₁和v₂，如图1所示，在小车上放置砝码来改变水上车质量，用不同的重物G来改变拉力的大小，摩擦力不计．
（1）实验主要步骤如下：
①测量小车和拉力传感器的总质量M₁，把细线的一端固定在力传感器上，另一端通过定滑轮与重物G相连，正确连接所需电路；
②将小车停在点C（点C在光电门B的右侧），由静止开始释放小车，小车在细线拉动下运动，除了光电门传感器测量速度和力传感器测量速度和力传感器测量拉力的数据以外，还应该记录的物理量为两光电门间的距离（或AB间距离）．
③改变小车的质量或重物的质量，重复②的操作．
（2）下面表格中M是M₁与小车中砝码质量之和，（△E为动能变化量），F是拉力传感器的拉力，W是F在A、B间所做的功，表中的△E₂=0.600，W₂=0.610（数据保留三位有效数字）．

次数	M/kg	|v22-v12|/m2•s-2	△E/J	F/N	W/J
1	0.500	0.760	0.190	0.400	0.200
2	0.500	1.65	0.413	0.840	0.420
3	0.500	2.40	△E3	1.22	W3
4	1.00	2.40	1.20	2.42	1.21

（3）根据表中的数据，请在图2坐标上作出△E-W图线．

Answer 1

分析 （1）要探究动能定理就需要求出力对小车做的总功和小车动能的变化，这就要求必须知道小车发生的位移即两光电门间距离．
（2）根据动能的变化量△E=$\frac{1}{2}$Mv₂²-$\frac{1}{2}$Mv₁²，代入数据求解△E₃．根据功的公式W=FL求解W₃．
（3）建立坐标系，采用描点法作出△E-W图线．

解答 解：（1）根据动能定理知因要求总功必须知道小车的位移，故除了光电门传感器测量速度和力传感器测量拉力的数据以外，还应该记录的物理量为：两光电门间的距离L．
（2）由△E=$\frac{1}{2}$Mv₂²-$\frac{1}{2}$Mv₁²得：△E₃=$\frac{1}{2}$×0.500×2.40=0.600J，
根据表中数据由功公式W=FL，
可求出两光电门间距离L=$\frac{W}{F}$=0.5kg，所以W₃=F₃．L=1.22×0.5J=0.610J．
（3）在方格纸上作出△E-W图线如图所示，

故答案为：（1）②两光电门间的距离（或AB间距离）；
（2）0.600； 0.610
（3）△E-W图线如图所示．

点评 对于实验题，关键根据实验原理写出有关公式再讨论即可．小车在钩码的作用下在水平面上做加速运动，通过速度传感器可算出A B两点的速度大小，同时利用拉力传感器测量出拉小车的力，从而由AB长度可求出合力做的功与小车的动能变化关系．