Question

1．在“探究功與速度變化的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，某實(shí)驗(yàn)小組同學(xué)采用如圖1所示的實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，他們利用打點(diǎn)計時器記錄小車從靜止釋放后的運(yùn)動情況，把盤及盤中砝碼總重力大小作為小車受到的拉力大�。�拉力對小車做的功記為W，對應(yīng)的小車末速度記為v，則
（1）該小組同學(xué)實(shí)驗(yàn)前需要平衡小車的摩擦力嗎？是（填“是”或“否”）．盤及盤中砝碼的總質(zhì)量m和小車質(zhì)量M之間必須滿足的關(guān)系是m＜＜M．
（2）該組同學(xué)在下表中分別列出了拉力對小車做的功W、小車的速度v、小車速度的平方v²、小車速度的倒數(shù)$\frac{1}{v}$的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)．如果你是該小組的成員，請你根據(jù)表中數(shù)據(jù)，在圖2中建立恰當(dāng)?shù)臋M坐標(biāo)，并畫出相應(yīng)的圖象．

W/J	0.005	0.010	0.015	0.020	0.025
v/（m﹒s-1）	0.14	0.20	0.24	0.28	0.32
v2/（ m2•s-2）	0.02	0.04	0.06	0.08	0.10
$\frac{1}{v}$/（ m-1•s）	7.14	5.00	4.17	3.57	3.13

（3）該實(shí)驗(yàn)裝置還可以用于以下哪些實(shí)驗(yàn)：AC
A．研究勻變速直線運(yùn)動
B．探究求合力的方法
C．探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系
D．驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律．

Answer 1

分析 （1）“探究功與速度變化的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)需要平衡摩擦力，這樣小車受到的合力才是繩子的拉力，根據(jù)牛頓第二定律不難推出只有滿足重物質(zhì)量m遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量M時，重物的重力才可作為繩子拉力；
（2）根據(jù)動能定理結(jié)合描點(diǎn)法作出圖象；
（3）研究勻變速直線運(yùn)動的實(shí)驗(yàn)需要讓物體做勻加速直線運(yùn)動，根據(jù)紙帶求出加速度即可，探究加速度與力的關(guān)系以及加速度與質(zhì)量關(guān)系時，需要采用控制變量法研究，根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理判斷即可．

解答 解：（1）實(shí)驗(yàn)前需要平衡摩擦力，因?yàn)橹挥衅胶饽Σ亮�后繩子對小車的拉力才為小車受到的合力；
分別對小車和重物受力分析：對重物有mg-F=ma，對小車有F=Ma，聯(lián)立兩式可解出F=Ma=M$\frac{mg}{M+m}=\frac{mg}{1+\frac{m}{M}}$，
可見，只有當(dāng)m＜＜M時繩子拉力F才等于重物的重力mg，故重物的質(zhì)量m和小車質(zhì)量M之間必須滿足的關(guān)系是m＜＜M；
（2）根據(jù)動能定理可知，W=$\frac{1}{2}M{v}^{2}$，則要畫出W-v²圖象，根據(jù)描點(diǎn)法作出圖象，如圖所示：
（3）A、用該裝置可以研究勻變速直線運(yùn)動的實(shí)驗(yàn)，根據(jù)紙帶求出加速度即可，故A正確；
B、該實(shí)驗(yàn)不能探究求合力的方法，那需要用彈簧秤研究，不用打點(diǎn)計時器，故B錯誤；
C、用該裝置可以探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系，用天平測出小車的質(zhì)量，根據(jù)紙帶求出加速度，故C正確；
D、該實(shí)驗(yàn)過程中，小車的機(jī)械能不守恒，不能研究機(jī)械能守恒定律，故D錯誤．
故選：AC
故答案為：（1）是； m＜＜M；（2）如圖所示；（3）AC

點(diǎn)評 明確實(shí)驗(yàn)原理是解決實(shí)驗(yàn)問題的關(guān)鍵，本實(shí)驗(yàn)要把重物重力mg當(dāng)做繩子拉力的條件必須滿足重物質(zhì)量m遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量M，否則誤差會很大．