Question

【题目】如图所示装置，可以进行以下实验：

A．“研究匀变速直线运动”

B．“验证牛顿第二定律”

C．“研究合外力做功和物体动能变化关系

(1)在 A、B、C 这三个实验中，_____需要平衡摩擦阻 力。

(2)已知小车的质量为 M，盘和砝码的总质量为m，且将 mg 视为细绳对小车的拉力；为此需要满足 mM。 前述 A、B、C 三个实验中，_____不需要满足此要求。

(3)接通打点计时器电源，由静止释放小车，打出若干条纸带，从中挑选一条点迹清晰的纸带，如图所 示。纸带上打出相邻两个点之间的时间间隔为T，O 点是打点计时器打出的第一个点，从 O 点到 A、B、C、D、E、F 点的距离依次为 s1、s2、s3、s4、s5、s6。但 OA 之间可能还有一些点没打上，打 F 点时小车已经 撞上木板末端的挡板，A 到 E 各点正常。由纸带可以求得小车加速度的表达式为_____。

(4)如果用此装置做“研究合外力做功和物体动能变化关系这个实验，由此可求得纸带上由 O 点到 D 点所对 应的运动过程中，盘和砝码受到的重力所做功的表达式 W=_____，该小车动能改变量的表达式△Ek=_____。由于实验中存在系统误差，所以W_____△Ek。(选填“小于”、“等于”或“大于”)。

(5)如果前述纸带为如图所示“用打点计时器验证机械能守恒”实验中打出的纸带， 且 OA 之间可能还有没打出的点，但 A 到 F 各点都正常，有两位同学提出了处理数据的办法，其中合理的是：_____

甲：如果 BC-AB=CD-BC=DE-CD=EF-DE，则重锤机械能守恒；乙：以各点对应的x为横坐标，以各点速度平方 v2 为纵坐标，描点作图线，若图线为直线，且斜率为 2g，则重锤机械能守恒.

Answer 1

【答案】（1）BC （2）A（3）（4）mgs4；；大于；（5）乙

【解析】

（1）在 A、B、C 这三个实验中，“验证牛顿第二定律”、“研究合外力做功和物体动能变化关系，都需要平衡摩擦阻力；故选BC。

（2）已知小车的质量为 M，盘和砝码的总质量为 m，且将 mg 视为细绳对小车的拉力。为此需要满足 mM。 前述 A、B、C 三个实验中，实验A只需要小车做匀加速运动即可，不需要满足此要求。

（3）由题意可知，求解小车的加速度可用从A到E之间的纸带来求解，则根据x=aT2可得

（4）纸带上由O点到D点所对应的运动过程中，盘和砝码受到的重力所做功的表达式：W=mgs4；打D点时的速度：，

则小车动能的改变量：；

由于实验中存在系统误差，所以盘和砝码受到的重力所做功W大于小车动能的增量△Ek。

（5）如果 BC-AB=CD-BC=DE-CD=EF-DE，则重物做匀加速下落，但是不能说明加速度就等于g，则不能说明重锤机械能守恒，故甲错误；以各点对应的x为横坐标，以各点速度平方v2为纵坐标，描点作图线，若图线为直线，且斜率为 2g，则满足v2=2gx，重物下落的加速度为g，则重锤只有重力做功，机械能守恒，则乙做法正确；故选乙；