Question

探究“动能定理”
某实验小组采用如图所示的装置探究“动能定理”，图中小车中可放置砝码，实验中，小车碰到制动装置时，钩码尚未到达地面，打点计时器工作频率为50Hz．

（1）实验的部分步骤如下：
①在小车中放入砝码，把纸带穿过打点计时器，连在小车后端，用细线连接小车和钩码；
②将小车停在打点计时器附近，______，______，小车拖动纸带，打点计时器在纸带上打下一列点，______；
③改变钩码或小车中砝码的数量，更换纸带，重复②的操作．
（2）图1是钩码质量为0.03kg，砝码质量为0.02kg时得到的一条纸带，在纸带上选择起始点O及A、B、C、D和E五个计数点，可获得各计数点到O的距离S及对应时刻小车的瞬时速度v，请将C点的测量结果填在表1中的相应位置．
（3）在小车的运动过程中，对于钩码、砝码和小车组成的系统，______做正功，______做负功．
（4）实验小组根据实验数据绘出了图2中的图线（其中△v²=v²-v²），根据图线可获得的结论是______．要验证“动能定理”，还需要测量的物理量是摩擦力和______．
表1纸带的测量结果

测量点	S/cm	v/
	0.00	0.35
A	1.51	0.40
B	3.20	0.45
C	______	______
D	7.15	0.54
E	9.41	0.60

Answer 1

【答案】分析：小车在钩码的作用下拖动纸带在粗糙水平面上做加速运动，通过对纸带计数点处理可算出各点的速度大小及发生的位移．同时测量小车的质量与小车在粗糙水平面的摩擦力，从而可求出合力做的功与小车的动能变化关系．
解答：解：（1）只有先接通电源后释放小车，否则纸带上的第一个初速度不为零．当实验结束后，及时断开开关
（2）从尺上读数，C：6.08cm，减去O点读数1.00 cm，得C点的S值5.08cm
而C点的瞬时速度等于BD这段的平均速度
则C点速度
（3）钩砝的重力做正功，小车受摩擦阻力做负功
小车初末速度的平方差与位移成正比，即v²-v²=ks
要验证“动能定理”，即还需要测量的物理量是摩擦力f和小车的质量M．
故答案为：（1）②接通电源、释放小车     断开开关
          （2）5.08    0.49    
          （3）钩砝的重力    小车受摩擦阻力
          （4）小车初末速度的平方差与位移成正比   小车的质量
点评：通过实验来探究物体的动能定理，一是培养学生的动手能力，二是更能让学生理解动能定理的内涵．