Question

8．在探究“恒力做功和物体动能变化之间的关系”的实验中，某同学的实验设计方案如图所示．则：
（1）实验中，除位移、速度外，还要测出的物理量有小车的质量 和钩码的质量；
（2）该实验用钩码的重力表示小车受到的合外力，在安装时首先要平衡摩擦力，其次钩码的质量需满足远小于小车的质量．（选填“等于”“远大于”“远小于”）．

Answer 1

分析 （1）验证合外力的功与动能变化间的关系的原理：$mgx=\frac{1}{2}M{v}^{2}$，由此可知还要测出的物理量有钩码的质量和小车的总质量，因此根据实验原理可知需要测量的数据．
（2）小车在水平方向上受绳的拉力和摩擦力，想用钩码的重力表示小车受到的合外力，首先需要平衡摩擦力；其次：设小车加速度为a，则：绳上的力为F=Ma，对钩码来说：mg-Ma=ma，即：mg=（M+m）a，如果用钩码的重力表示小车受到的合外力，则Ma=（M+m）a，必须要满足钩码的质量远小于小车的总质量．

解答 解：（1）验证合外力的功与动能变化间的关系只需验证：$mgx=\frac{1}{2}M{v}^{2}$，要验证合外力的功与动能变化间的关系，除位移、速度外，还要测出的物理量有钩码的重力和小车的总质量．
（2）小车在水平方向上受绳的拉力和摩擦力，想用钩码的重力表示小车受到的合外力，首先需要平衡摩擦力；
其次：设小车质量M，钩码质量m，整体的加速度为a，绳上的拉力为F，则：对小车有：F=Ma；
对钩码有：mg-F=ma，
即：mg=（M+m）a；
如果用钩码的重力表示小车受到的合外力，则要求：Ma=（M+m）a，必须要满足钩码的质量远小于小车的总质量，这样两者才能近似相等．
故答案为：（1）小车的质量，钩码的质量；（2）平衡摩擦力，远小于．

点评 本题重点考查了“探究功与动能变化关系”实验的原理，以及数据处理方法，解题时从实验原理角度分析即可，该实验的一些操作和要求与探究力、加速度、质量之间关系的实验类似可以类比学习．