Question

7．在“探究功与速度变化的关系”实验中，某实验小组采用如图所示装置，由重物通过滑轮牵引小车，利用打点计时器记录小车从静止释放后的运动情况，把重物重力的大小作为对小车的合力大小，合力对小车做的功记为W，对应的小车末速度记为v，实验前是否需要平衡摩擦力？是（填“是”或“否”）．重物的质量m和小车质量M之间必须满足的关系是m＜＜M．

Answer 1

分析 “探究功与速度变化的关系”实验需要平衡摩擦力，这样小车受到的合力才是绳子的拉力，根据牛顿第二定律不难推出只有满足重物质量m远小于小车的质量M时，重物的重力才可作为绳子拉力．

解答 解：实验前需要平衡摩擦力，因为只有平衡摩擦力后绳子对小车的拉力才为小车受到的合力；
分别对小车和重物受力分析：对重物有mg-F=ma，对小车有F=Ma，联立两式可解出F=Ma=M$\frac{mg}{M+m}$=$\frac{mg}{1+\frac{m}{M}}$，
可见，只有当m＜＜M时绳子拉力F才等于重物的重力mg，故重物的质量m和小车质量M之间必须满足的关系是m＜＜M；
故答案为：是；m＜＜M．

点评 明确实验原理是解决实验问题的关键，本实验要把重物重力mg当做绳子拉力的条件必须满足重物质量m远小于小车的质量M，否则误差会很大．