Question

16．某同學把附有滑輪的長木板平放在實驗桌上，將細繩一端拴在小車上，另一端繞過定滑輪，掛上適當?shù)你^碼，使小車在鉤碼的牽引下運動，以此定量探究繩拉力與小車動能變化的關系．此外還準備了打點計時器及配套的電源、導線、復寫紙、紙帶、小木塊等．組裝的實驗裝置如圖所示．
①若要完成該實驗，必需的實驗器材還有哪些天平、刻度尺．
②實驗開始時，他先調(diào)節(jié)木板上定滑輪的高度，使牽引小車的細繩與木板平行．他這樣做的目的是下列的哪個D（填字母代號）．
A．避免小車在運動過程中發(fā)生抖動
B．可使打點計時器在紙帶上打出的點跡清晰
C．可以保證小車最終能夠實現(xiàn)勻速直線運動
D．可在平衡摩擦力后使細繩拉力等于小車受的合力
③平衡摩擦力后，當他用多個鉤碼牽引小車時，發(fā)現(xiàn)小車運動過快，致使打出的紙帶上點數(shù)較少，難以選到合適的點計算小車速度．在保證所掛鉤碼數(shù)目不變的條件下，請你利用本實驗的器材提出一個解決辦法：可在小車上加適量的砝碼（或鉤碼）．
④他將鉤碼重力做的功當作細繩拉力做的功，經(jīng)多次實驗發(fā)現(xiàn)拉力做功總是要比小車動能增量大一些．這一情況可能是下列哪些原因造成的CD（填字母代號）．
A．在接通電源的同時釋放了小車
B．小車釋放時離打點計時器太近
C．阻力未完全被小車重力沿木板方向的分力平衡掉
D．鉤碼做勻速運動，鉤碼重力大于細繩拉力．

Answer 1

分析 根據(jù)該實驗的實驗原理、要求和減少誤差的角度分析，平衡摩擦力作用后，進行實驗過程中需要用刻度尺測量紙帶上點的距離，用天平測出小車的質量，需要改變砝碼的質量來代替小車的拉力．
根據(jù)W=mgs求出砂桶及砂的總重力做功，根據(jù)勻變速直線運動的平均速度等于中點時刻的瞬時速度求A、B的速度，即可得到動能的變化量，從而寫出探究結果表達式，同時根據(jù)實驗原理等分析實驗中出現(xiàn)誤差的原因．

解答 解：①本實驗要測量鉤碼重力當拉力，測量小車的質量，所以需要天平，另外紙帶長度測量需要刻度尺；
②調(diào)節(jié)木板上定滑輪的高度，使牽引小車的細繩與木板平行的目的是當繩子拉力平行木板并平衡摩擦后，可以讓拉力提供小車的加速度，所以選擇D
③要減小小車的加速度，再拉力一定的情況下，根據(jù)牛頓第二定律，可以增加車的質量．故應在小車上加上砝碼；
④鉤碼重力做功轉化為鉤碼動能，小車動能，在沒有完全平衡摩擦的情況下，還會增加摩擦生熱．所以當重力做功大于小車動能增量時，可能是因為摩擦，也能是因為沒有滿足鉤碼重力遠小于車這個條件．所以選CD
故答案為：①刻度尺、天平（包括砝碼），②D，③可在小車上加適量的砝碼（或鉤碼），④CD

點評 明確實驗原理往往是解決實驗問題的關鍵，該實驗的一些操作和要求與探究力、加速度、質量之間關系的實驗類似可以類比學習．