Question

【題目】某同學(xué)采用如圖所示的裝置進(jìn)行了有關(guān)“動(dòng)能定理”研究的實(shí)驗(yàn)。其步驟如下：

（1）按圖把實(shí)驗(yàn)器材安裝好，不掛配重，反復(fù)移動(dòng)墊木直到小車(chē)能夠做勻速直線運(yùn)動(dòng)；

（2）把細(xì)線系在小車(chē)上并繞過(guò)定滑輪懸掛質(zhì)量為100g的配重。接通電源，放開(kāi)小車(chē)，電火花計(jì)時(shí)器在被小車(chē)帶動(dòng)的紙帶上打下一系列點(diǎn)。從某點(diǎn)A開(kāi)始，此后在紙帶上每隔4個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，依次標(biāo)為B、C、D……；

（3）測(cè)量出B、C、D、……各點(diǎn)與A點(diǎn)的距離，分別記為、、、……；

（4）用配重受到的重力分別乘以、、、……，得到配重重力所做的功W1、W2、W3、……；（重力加速度g=9．80m／s2）

（5）求出B、C、D、……各點(diǎn)速度的大小，分別記為、、、……，再求出它們的平方、、、……；

（6）用縱坐標(biāo)表示速度的平方，橫坐標(biāo)表示配重重力所做的功W，作出圖象。

（以下計(jì)算保留到小數(shù)點(diǎn)后兩位）

①步驟1的目的是_________________________________________________

②在步驟4中，該同學(xué)測(cè)得，則配重重力所做的功______J

③該同學(xué)得到的圖象如圖所示。通過(guò)圖象可知，打A點(diǎn)時(shí)對(duì)應(yīng)小車(chē)的速度________m／s

④小車(chē)的質(zhì)量M=________kg

Answer 1

【答案】 ⑴平衡摩擦力 ⑵ 0.39 ⑶0.50（0.48—0.52） ⑷0.30（0.28—0.32

【解析】（1）該實(shí)驗(yàn)中配重物體的重力視為小車(chē)的合外力，因此實(shí)驗(yàn)前需要進(jìn)行平衡摩擦力，故實(shí)驗(yàn)1的目的是平衡摩擦力．
（2）配重重力做功為：W=mgx4=0.1×9.8×0.4≈0.39J
（3）由圖可知，縱軸截距對(duì)應(yīng)的就是打A點(diǎn)速度的平方，因此有：

＝0.25m2/s2
所以有：vA=0.50m/s．
（4）根據(jù)動(dòng)能定理： ，可得： ，所以圖象的斜率： ，代入數(shù)據(jù)得：m=0.30kg．