Question

3．（1）某同學(xué)用如圖1所示的實驗裝置進行“探究功與速度變化的關(guān)系”實驗，他想用鉤碼的重力表示小車受到的合外力，為了減小實驗誤差，除了要求鉤碼的重力遠小于小車的重力外，在實驗中應(yīng)該采取的必要措施是平衡摩擦力．

（2）打點計時器使用50Hz的交流電．如圖2所示為鉤碼質(zhì)量為0.03kg時實驗得到的一條紙帶，在紙帶上選擇起始點O及A、B、C、D和E五個計數(shù)點，可獲得各計數(shù)點到O的距離S及對應(yīng)時刻小車的瞬時速度v，請將C點的測量結(jié)果填在表中的相應(yīng)位置．
表：紙帶的測量結(jié)果

測量點	S/cm	v/（m•s-1）
O	0.00	0.35
A	2.51	0.40
B	4.20	0.45
C	6.06	0.49
D	8.15	0.54
E	10.41	0.60

（3）實驗測得小車的質(zhì)是為0.22Kg．此同學(xué)研究小車運動過程中A點到E點對應(yīng)的拉力對小車做的功為0.023J，小車的動能變化為0.022J，這樣在實驗允許的誤差范圍內(nèi)就說明“合外力對物體做的功等于物體動能的變化”．

Answer 1

分析 （1）本實驗要用勾碼的重力代替小車所受到的合力，具體實驗時注意兩點，一是鉤碼質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量，二是要平衡摩擦力；
（2）注意讀數(shù)時要進行估讀，由于小車做勻變速直線運動，根據(jù)時間中點的瞬時速度大小等于該過程中的平均速度大小可以求出各點速度大小；
（3）根據(jù)△E_k=$\frac{1}{2}$m${v}_{E}^{2}$-$\frac{1}{2}$m${v}_{A}^{2}$ 可以求出小車動能的變化情況．

解答 解：（1）本實驗要用勾碼的重力代替小車所受到的合力，對小車受力分析，受到重力，拉力，支持力和摩擦力，要使拉力近似等于合力，可將長木板一段墊高，使重力的下滑分量恰好等于摩擦力，因為中間還有滑輪與軸之間的摩擦阻力，故拉力近似等于合力．
故答案為：平衡摩擦力．
（2）根據(jù)刻度尺的讀數(shù)可知，S_C=6.06cm；
根據(jù)勻變速直線運動中時間中點的瞬時速度大小等于該過程中的平均速度大小可以求出C點是速度為：
v_C=$\frac{{x}_{BD}}{t}$=$\frac{0.0815-0.042}{4×0.02}$=0.49m/s
故答案為：6.06；0.49．
（3）同學(xué)研究小車運動過程中A點到E點小車的動能變化為：
△E_k=$\frac{1}{2}$m${v}_{E}^{2}$-$\frac{1}{2}$m${v}_{A}^{2}$=0.022J
故答案為：（1）平衡摩擦力；（2）6.06，0.49；（3）0.022．

點評 通過實驗來探究物體的動能定理，可以將該實驗與探究力、加速度、質(zhì)量之間關(guān)系的實驗進行類比學(xué)習(xí)，擴展思維，培養(yǎng)知識的綜合應(yīng)用能力．