Question

（1）图示1为两种不同直径车轮（颜色不同），装有不同数量的木块（每个木块的质量相同）从不同高度释放的小车．当一个探究小组希望检验这样一个猜想：从同一高度沿斜面滑下的相同小车，装载物体的质量越大，到达斜面底部的速度越快．你认为应该选用图中的哪三种情况进行比较

 

；若要研究装载相同质量的同一小车下滑到底部的速度与释放的高度关系时，应该选择图中哪三种情况进行比较

 

  
（以上两空均选填下列答案番号）
A．①⑤⑧B．②⑤⑨
C．③⑥⑨D．④⑤⑥
E．③⑤⑦F．①④⑦
（2）某实验小组采用如图2所示的装置探究“动能定理”，实验中将细线拉力近似看为小车受到的合外力，小车上可装载砝码．实验中小车碰到制动装置时，细线上悬挂的钩码尚未到达地面，打点计时器工作频率为50Hz．请解答下列问题：
①当小车沿木板滑行的过程中，除细绳的拉力对小车做功以外，还有阻力做功，这样便会给实验带来误差．你的解决办法是：

 

②如图3是钩码质量为0 03kg，小车中所载砝码质量为0.02kg时得到的一条纸带，在纸带上选择起始点0及A、B、C、D和E五个计数点，下表1中已测量出各计数点到0的距离、以及各计数点的瞬时速度v，请将计数点C的结果补充填在答题卡上相应的位置．
表1   纸带的测量结果

测量点	g/cm	v/m．s-1
O	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

③实验小组根据实验数据绘出了图4中的速度平方的变化与位移的图线（其中△V²=V_t²-V₀²）根据该图线的分析，你获得的结论是：

 

．
要验证“动能定理”，还需测量的物理量是

 

．若实验时电网中交变电流的频率小于50Hz．但该同学并不知道，那么实验测得的小车速度的测量值与实际值相比

 

（选填：“偏大”、“偏小”或“不变”）．

Answer 1

分析：（1）根据控制变量法的思路，去分析解决，控制滑下的是相同直径的小车和斜面倾斜程度不变，来改变装载物体的质量，从而研究装载物体的质量越大和到达斜面底部的速度越快的关系；若要研究装载相同质量的同一小车下滑到底部的速度与释放的高度关系时，则要控制小车质量不变，改变高度从而研究速度与释放的高度关系．
（2）①本实验要用勾码的重力代替小车所受到的合力，具体实验时注意两点，一是钩码质量远小于小车的质量，二是要平衡摩擦力；②注意读数时要进行估读，由于小车做匀变速直线运动，根据时间中点的瞬时速度大小等于该过程中的平均速度大小可以求出各点速度大小；③根据动能定理Fs=

1

2

m

v

2 2

-

1

2

m

v

2 1

，可得出△v²-s的关系，从而图线的形状，根据功能关系可知，测量出物体质量即可，根据频率和周期之间的关系以及加速度的计算公式可正确求解．

解答：解：（1）实验中要验证从斜面滑下的小车，装载物体的质量越大和到达斜面底部的速度这两个量之间的关系，根据控制变量法的思路，所以应选高度相同、车轮相同的情况下进行比较，来改变装载物体的质量的多少，从而判断装载物体的质量越大和到达斜面底部的速度这两个量之间的关系，故选D；
 同理，若要研究装载相同质量的同一小车下滑到底部的速度与释放的高度关系时，则要控制小车质量不变，通过改变高度来进行研究，故选E．
故答案为：D，E．
（2）①本实验要用勾码的重力代替小车所受到的合力，对小车受力分析，受到重力，拉力，支持力和摩擦力，要使拉力近似等于合力，可将长木板一段垫高，使重力的下滑分量恰好等于摩擦力，因为中间还有滑轮与轴之间的摩擦阻力，故拉力近似等于合力．
故答案为：倾斜木板知道小车做匀速运动．
②根据刻度尺的读数可知，S_C=5.06cm；
根据匀变速直线运动中时间中点的瞬时速度大小等于该过程中的平均速度大小可以求出C点是速度为：
vc=

xBD

t

=0.49m/s
故答案为：5.06（5.05～5.15）；0.49（0.49～0.51）．
③根据动能定理Fs=

1

2

m

v

2 2

-

1

2

m

v

2 1

，可得出△v²-s的关系为：速度平方的变化与位移成正比．
根据功能关系可知测量出小车的质量即可验证“动能定理”；如果在某次实验中，交流电的频率f＜50Hz，那么实际打点周期变大，根据运动学公式△x=at²得：真实的加速度值就会偏小，所以测量的加速度值与真实的加速度值相比是偏大．
故答案为：速度平方的变化与位移成正比，小车质量，偏大．

点评：（1）用控制变量法探究物理问题时，一定要控制其它因素不变，才能得到正确的结论．
（2）通过实验来探究物体的动能定理，可以将该实验与探究力、加速度、质量之间关系的实验进行类比学习，扩展思维，培养知识的综合应用能力．