Question

在“探究恒力做功和物体动能变化之间的关系”实验中．主要实验步骤如下：

a．用天平测出小车质量M=0.4kg，并记录．
b．按图1安装实验器材，先不放小吊盘，调整定滑轮的高度，使细线与木板平行．
c．平衡摩擦力：在长木板不带定滑轮的一端下面垫薄木块，并反复移动其位置，直到用手轻拨小车，打点计时器能打出一系列均匀的点，关闭电源．
d．吊上小吊盘，放入适当的物块，（吊盘和物块的总重远小于小车的重），将小车停在打点计时器附近，接通电源，后释放小车，打点计时器就在纸带上打下一系列的点，关闭电源．
e．改变吊盘和物块的总质量，更换纸带，重复步骤d，打2～3条纸带．
完成下列填空：
①如图2所示是某次实验中得到的一条纸带的一部分，A、B、C是前面三个相邻的计数点，D、E、F是后面三个相邻的计数点，相邻计数点间的时间间隔为T，计数点间的距离如图所示，则打E点时小车的速度大小v_E=

s5-s3

2T

；（用题中的物理量符号表示）
②要完成本次实验遗漏测量的物理量是：

小吊盘和物块的总质量m

；
③利用上图纸带中的物理量，最好从

B

点到

E

点来探究恒力做功和小车动能变化之间关系．若上述物理量间满足关系式

mg(s4-s1)=

1

2

M(

s5-s3

2T

)2-

1

2

M(

s2

2T

)2

，则表明在上述过程中，恒力做功等于物体动能变化．（重力加速度为g，用上述物理量的符号表示）
④某同学在一条比较理想的纸带上，从点迹清楚的某点开始记为零点，顺次选取一系列点，分别测量这些点到零点之间的距离s，计算出它们与零点之间的速度平方差△v²=v²-v₀²，然后建立△v²～s坐标系，通过描点法得到的图象如图3所示，结合图象可求得该次实验中小车所受合外力的大小为

0.5

N．

Answer 1

分析：①由平均速度表示中间时刻的瞬时速度可表示E点的瞬时速度；
②因为验证的是探究恒力做功和物体动能变化之间的关系”，提供力的是小吊盘和物块的重力，故需要知道他们的质量．
③因为要表示动能，故必须要知道初末点的速度，且应该让距离尽可能的大，但依据平均速度表示中间时刻的瞬时速度，A和F的速度无法得到；探究恒力做功和小车动能变化之间关系是：mgx=

1

2

mv2-

1

2

mv02．
④由图中的位移和速度变化可得合外力．

解答：解：
①E点的瞬时速度等于DF间的平均速度，故：vE=

s5-s3

2T

；
②依据实验原理可知，该实验给小车提供力的是小吊盘和物块的重力，故需要知道小吊盘和物块的质量m．
③选取纸带上点的间距应尽可能大，但A和F速度无法得到，故应选取BE段；B点速度为：vB=

s2

2T

，恒力做功和小车动能变化之间关系为：
mg(s4-s1)=

1

2

M(

s5-s3

2T

)2-

1

2

M(

s2

2T

)2．
④由图可知△v²=0.15m²/s²对应的s=0.06m，可得：
Fs=

1

2

M△v2，
解得：
F=

M△v2

2s

=

0.4×0.15

2×0.06

N=0.5N．
故答案为：①

s5-s3

2T

；②小吊盘和物块的质量m；③B；E；mg(s4-s1)=

1

2

M(

s5-s3

2T

)2-

1

2

M(

s2

2T

)2；④0.5．

点评：该题首先要明确实验原理和步骤，重点是纸带的选取原则：1、间距大；2、能够求得初末速度．