Question

8．在“探究恒力做功與動(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）的實(shí)驗(yàn)裝置．

①下列關(guān)于實(shí)驗(yàn)操作的說法中正確的是BC（填選項(xiàng)前字母）
A．平衡摩擦力時(shí)必須將鉤碼通過細(xì)線掛在小車上
B．為減小系統(tǒng)誤差，應(yīng)使鉤碼質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量
C．實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)使小車靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器由靜止釋放
②實(shí)驗(yàn)時(shí)為了保證小車受到的合外力與沙和沙桶的總重力大小基本相等，在沙和沙桶的總質(zhì)量m與小車的質(zhì)量M的關(guān)系必須滿足m＜＜M的同時(shí)，實(shí)驗(yàn)時(shí)首先要做的步驟是平衡摩擦力．
③如圖（乙）為實(shí)驗(yàn)中打出的一條紙帶，選取紙帶中的A、B兩點(diǎn)來探究恒力做功與動(dòng)能改變的關(guān)系，測出A、B兩點(diǎn)間距s和速度大小v_A、v_B．已知砂和砂桶的總質(zhì)量m，小車的質(zhì)量M，重力加速度g．則本實(shí)驗(yàn)要驗(yàn)證的數(shù)學(xué)表達(dá)式為mgs=$\frac{1}{2}M（{v}_{B}^{2}-{v}_{A}^{2}）$．（用題中的字母表示實(shí)驗(yàn)中測量得到物理量）．

Answer 1

分析 ①②實(shí)驗(yàn)要測量滑塊動(dòng)能的增加量和合力做的功，用沙和沙桶的總重力表示滑塊受到的拉力，對滑塊受力分析，受到重力、拉力、支持力和摩擦力，要使拉力等于合力，必須使重力的下滑分量等于摩擦力；同時(shí)用沙和沙桶的總重力表示滑塊受到的拉力需要滿足沙和沙桶的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于滑塊的質(zhì)量這一條件；
③細(xì)線的拉力近似等于沙和沙桶的總重力，需要驗(yàn)證的方程是細(xì)線對滑塊做功與滑塊動(dòng)能的增加的關(guān)系，細(xì)線對滑塊做功等于沙和沙桶重力勢能的減小量，根據(jù)動(dòng)能定理分析答題．

解答 解：①A、平衡摩擦力時(shí)，不能將小沙桶通過細(xì)線掛在滑塊上，故A錯(cuò)誤；
B、繩子上拉力為F，對小車根據(jù)牛頓第二定律有：F=Ma，對砂桶和砂有：mg-F=ma，由此解得：F=$\frac{mg}{1+\frac{m}{M}}$，由此可知當(dāng)M＞＞m時(shí)，砂和砂桶的重力等于繩子的拉力，所以若使繩子拉力近似等于沙和沙桶的重力，應(yīng)滿足的條件是沙和沙桶的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于滑塊的質(zhì)量，故B正確；
C、實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)使滑塊靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器由靜止釋放，故C正確，
故選：BC；
②保證小車受到的合外力與沙和沙桶的總重力大小基本相等，根據(jù)受力分析，因此必須首先要進(jìn)行平衡摩擦力，
③由動(dòng)能定理得：mgs=$\frac{1}{2}M（{v}_{B}^{2}-{v}_{A}^{2}）$；
故答案為：①BC；②平衡摩擦力； ③mgs=$\frac{1}{2}M（{v}_{B}^{2}-{v}_{A}^{2}）$．

點(diǎn)評 該題的關(guān)鍵是根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理并結(jié)合牛頓第二定律和動(dòng)能定理來確定要測量的量，同時(shí)要熟練應(yīng)用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論解答實(shí)驗(yàn)問題．