Question

11．在“探究恒力做功與小車(chē)動(dòng)能改變的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，某實(shí)驗(yàn)小組采用如圖甲所示的裝置．實(shí)驗(yàn)步驟如下：
①把紙帶的一端固定在小車(chē)的后面，另一端穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器
②改變木板的傾角，以重力的一個(gè)分力平衡小車(chē)及紙帶受到的摩擦力
③用細(xì)線將木板上的小車(chē)通過(guò)一個(gè)定滑輪與懸吊的砂桶相連
④接通電源，放開(kāi)小車(chē)，讓小車(chē)拖著紙帶運(yùn)動(dòng)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器就在紙帶上打下一系列的點(diǎn)
⑤測(cè)出s、s₁、s₂（如圖乙所示），查得打點(diǎn)周期為T(mén)．

判斷重力的一個(gè)分力是否已與小車(chē)及紙帶受到的摩擦力平衡的直接證據(jù)是紙帶上點(diǎn)跡間距相等；
本實(shí)驗(yàn)還需直接測(cè)量的物理量是：小車(chē)的質(zhì)量M、砂桶的質(zhì)量m．（并寫(xiě)出相應(yīng)的符號(hào)）
探究結(jié)果的表達(dá)式是$mgS=\frac{1}{2}M（\frac{{S}_{2}}{2T}）^{2}-\frac{1}{2}M（\frac{{S}_{1}}{2T}）^{2}$．（用相應(yīng)的符號(hào)表示）

Answer 1

分析 平衡摩擦力是用重力的下滑分量來(lái)平衡小車(chē)受到的摩擦力，故最簡(jiǎn)潔的方法是調(diào)節(jié)木板傾角，使小車(chē)恰能勻速下滑；本題“探究恒力做功與動(dòng)能改變的關(guān)系”，則要知道恒力的大小，和小車(chē)的動(dòng)能，所以要測(cè)量小車(chē)的質(zhì)量M、砂及砂桶的質(zhì)量m；要探究的結(jié)論是合外力做的功等于小車(chē)動(dòng)能的變化量．

解答 解：如果已經(jīng)平衡好摩擦力，則此時(shí)小車(chē)做勻速運(yùn)動(dòng)，紙帶上點(diǎn)跡間距應(yīng)該相等．
本題“探究恒力做功與動(dòng)能改變的關(guān)系”，則要知道恒力的大小，和小車(chē)的動(dòng)能，所以要測(cè)量小車(chē)的質(zhì)量M、砂及砂桶的質(zhì)量m
合外力對(duì)小車(chē)做的功為W=mgS
小車(chē)從A運(yùn)動(dòng)到B動(dòng)能的變化量△E_K=$\frac{1}{2}$Mv_B²-$\frac{1}{2}$Mv_A²=$\frac{1}{2}$M（$\frac{{s}_{2}}{2T}$）²-$\frac{1}{2}$M（$\frac{{s}_{1}}{2T}$）²
所以探究結(jié)果的表達(dá)式是$mgS=\frac{1}{2}M{（\frac{{S}_{2}}{2T}）}^{2}-\frac{1}{2}M{（\frac{{S}_{1}}{2T}）}^{2}$
故答案為：紙帶上點(diǎn)跡間距相等，小車(chē)的質(zhì)量M、砂桶的質(zhì)量m，$mgS=\frac{1}{2}M{（\frac{{S}_{2}}{2T}）}^{2}-\frac{1}{2}M{（\frac{{S}_{1}}{2T}）}^{2}$．

點(diǎn)評(píng) “探究恒力做功與動(dòng)能改變的關(guān)系”與“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”有很多類(lèi)似之處，在平時(shí)學(xué)習(xí)中要善于總結(jié)、比較，提高對(duì)實(shí)驗(yàn)的理解能力．