Question

某實驗小組用如圖1所示的實驗裝置和實驗器材做“探究功與速度變化的關系”實驗，在實驗中，該小組同學把砂和砂桶的總重力當作小車受到的合外力．

（1）為了保證實驗結果的誤差盡量小，在實驗操作中，下面做法必要的是______．
A．實驗前要對裝置進行平衡摩擦力的操作
B．實驗操作時要先放小車，后接通電源
C．在利用紙帶進行數據處理時，所選的兩個研究點離得越近越好
D．在實驗過程中要保證砂和砂桶的總質量遠小于小車的質量
（2）除實驗裝置中的儀器外，還需要的測量儀器有______．
（3）如圖2所示，為實驗中打出的一條紙帶，現(xiàn)選取紙帶中的A、B兩點來探究功與速度變化的關系．已知打點計時器的打點周期為T，重力加速度為g．圖中已經標明了要測量的物理量，另外，小車的質量為M，砂和砂桶的總質量為m．請你把要探究的結果用題中給出的字母表達出來______．

Answer 1

（1）A、實驗前要對裝置進行平衡摩擦力的操作，以保證小車所受合外力恰好是繩子的拉力，故A正確．
B、實驗時，若先放開小車，再接通打點計時器電源，由于小車運動較快，可能會使打出來的點很少，不利于數據的采集和處理．故B錯誤．
C、在利用紙帶進行數據處理時，所選的兩個研究點離得越近測量誤差越大，故C錯誤．
D、在實驗過程中要保證砂和砂桶的總質量遠小于小車的質量，這樣才能使得砂和砂桶的總重力近似等于細繩對小車的拉力，故D正確．
故選：AD．
（2）由于實驗需要測量小車速度，速度是使用打點計時器打的紙帶計算得出的，故要測量點距，需要刻度尺；本實驗還要測量質量，故選要天平．
（3）小車的質量為M，砂和砂桶的總質量為m，M遠大于m．則對小車的作用力等于砂和砂桶的總重力mg，所以恒力對小車做的功可表示為：mgx．
由v

t

2

=

x

t

可知，vA=

x1

4T

，vB=

x2

4T

．所以小車動能的改變量為：

1

2

MvB2-

1

2

MvA2=

1

2

M(

x2

4T

)2-

1

2

M(

x1

4T

)2=

M( x 22 - x 21 )

32T2

本實驗就是要驗證減少的重力勢能是否等于增加的動能，即mgx=

M( x 22 - x 21 )

32T2

．
故答案為：（1）AD，（2）刻度尺、天平，（3）mgx=

M( x 22 - x 21 )

32T2

．