Question

在“探究恒力做功與動能改變的關系”實驗中，為了提高測量的效率，現改用光電門來測量小車經過不同位置時的速度大小（光電門具有計時功能，與計算機相連后通過相關軟件處理，可以直接讀出物體的瞬時速度值），同學們在實驗室組裝了一套如圖所示的裝置．請回答下列有關問題：
（1）完成該實驗，沒有必要測量的兩個物理量是

DF

（選填字母序號）
A．小車（含遮光板）的質量M              B．沙和沙桶的總質量m
C．兩光電門之間的距離s                   D．小車經兩光電門的時間間隔△t
E．小車先后經兩光電門的瞬時速度v₁與v₂    F．墊片的厚度h
（2）實驗時為了保證小車受到的拉力與沙和沙桶的總重力大小基本相等，沙和沙桶的總質量應滿足的實驗條件是

m＜＜M

．
（3）實驗前，某同學用以下方法來平衡摩擦力：不掛小沙桶，讓長木板的左端墊上墊片，輕推小車使其沿斜面滑下，并觀察兩光電門記錄的速度是否相等，若相等，則表明已經平衡了摩擦力，你認為該同學的調整方法合理嗎？答：

合理

．
（4）本實驗最終要驗證的數學表達式為

mgs=

1

2

M

v

2 1

-

1

2

M 

v

2 2

（用第（1）小題中你確定的測量物理量符號表示）．

Answer 1

分析：本實驗要探究功與速度變化的關系，故應能求出做功的數值及測出速度的大小；根據實驗原理可知實驗中應測量的物理量；根據實驗中數據的處理可知應注意的事項及推出最終的表達式．

解答：解：（1）實驗中由光電門可以直接得出光電門的瞬時速度，由功的計算公式求功，功主要是沙桶的拉力做功，故應測量沙和沙桶的總質量及小車前進的距離；同時還需要知道小車的質量；實驗中無須知道小車運動的時間間隔；并且墊片的厚度也不用測量；故不需要測量的物理量為D F．
（2）要使拉力與沙和沙桶的重力大小基本相等，小車及沙和沙桶做勻加速直線運動，對沙桶來說，由mg-F=ma可知，沙桶的質量相對M越小越好，即沙和沙桶的總質量遠小于小車的質量  （或m＜＜M）； 
 （3）該做法是合理的，通過兩光電門的速度相等，說明小車做的是勻速直線運動，則小車重力的分力等于摩擦力；
 （4）小車運動中合外力的功為沙桶做功，即W=mgs；
而動能的變化量為：

1

2

Mv₂²-

1

2

Mv₁²；
故由動能定理可知：mgs=

1

2

Mv₂²-

1

2

Mv₁²；
故答案為：（1）DF； （2）m＜＜M； （3）合理；（4）mgs=

1

2

Mv₂²-

1

2

Mv₁²．

點評：對于實驗題的考查一般在于考查實對實驗原理的把握、數據分析及誤差分析；在學習中要注意對原理的把握，并能靈活應用．