Question

某實驗小組采用圖甲所示的裝置探究“合外力做功與物體動能變化的關系”．

①實驗前，木板左端被墊起一些，使小車在不受拉力作用時做勻速直線運動．這樣做的目的是

平衡摩擦力

．
②如果需要用圖中砝碼和吊盤的總重力來表示小車受到的合外力，必須滿足的條件是

小車的質量遠大于砝碼和吊盤的總質量

．
③同學甲選取一條比較理想的紙帶做分析．小車剛開始運動時對應在紙帶上的點記為起始點O，在點跡清楚段依次選取七個計數點．通過測量紙帶計算出計數點與O點之間的速度平方差△v²、起始點O到計數點過程中細繩對小車做的功W．以W為縱坐標，以△v²為橫坐標在方格紙中作出W-△v²圖象，如圖乙所示．那么，根據圖象可以得到的結論是

小車合外力所做的功W與其速度平方差△v²成正比

．
④如果要驗證“動能定理”，還需要測量的物理量是

小車的質量

．
⑤如果“動能定理”成立，那么W-△v²圖象的斜率的物理意義是

小車的質量的一半

．

Answer 1

分析：（1）①②是考查該實驗時的注意事項：平衡摩擦力和要滿足小車的質量遠大于砝碼和吊盤的總質量．
（2）③⑤要求根據圖線的斜率分析圖線斜率的意義．
（3）如果要驗證“動能定理”，即W=

1

2

mv2，還需要測量的物理量小車的質量．

解答：解：①該實驗中，用圖中砝碼和吊盤的總重力來表示小車受到的合外力，考慮到小車會速度摩擦力的作用，所以實驗中要平衡摩擦力；
②該實驗中，用圖中砝碼和吊盤的總重力來表示小車受到的合外力，而根據牛頓第二定律F=（M+m）a，要滿足小車的質量遠大于砝碼和吊盤的總質量；
③從圖中可以看出，所做的圖線是過坐標原點的直線，該直線的方程可以寫成：W=k?△v²即：小車合外力所做的功W與其速度平方差△v²成正比；
④如果要驗證“動能定理”，即W=

1

2

mv2，還需要測量的物理量小車的質量；
⑤如果“動能定理”成立，即W=

1

2

mv2，那么W-△v²圖象中：W=k?△v²即的斜率k=

W

△v2

=

1

2

m，它的物理意義是小車的質量的一半．
故答案為：①平衡摩擦力；②小車的質量遠大于砝碼和吊盤的總質量；③小車合外力所做的功W與其速度平方差△v²成正比；④小車的質量；⑤小車的質量的一半．

點評：該題全面考查探究“合外力做功與物體動能變化的關系”實驗的原理，步驟，注意事項和數據的分析．這就要求我們隊該實驗由全面 的掌握．題目的難度適中．