Question

11．某實驗小組利用拉力傳感器和速度傳感器探究“外力做功與物體動能變化的關系”，如圖，他們將拉力傳感器固定在小車上，用不可伸長的細線將其通過一個定滑輪與鉤碼相連．在水平桌面上相距L的A、B兩點各安裝一個速度傳感器．小車中放有砝碼．
（1）完成實驗主要步驟：
①測量小車及其中砝碼和拉力傳感器的總質量M把細線的一端固定在拉力傳感器上另一端通過定滑輪與鉤碼相連；正確連接所需電路；
②將小車停在C點，由靜止釋放，小車在細線拉動下運動，記錄拉力傳感器的示數F及
A、B兩處速度傳感器的示數v_A和v_B．（填寫物理量及表示物理量的字母）
③在小車中增加或減少砝碼，重復②的操作．
（2）試驗中外力做功的表達式為W=FL，動能變化的表達式為△E_k=$\frac{1}{2}M（{v}_{A}^{2}-{v}_{B}^{2}）$．（用題中給定的物理量字母及記錄的物理量字母表示）
（3）實驗結果發現外力做功與動能變化并不相等，造成這一系統誤差的原因是小車受到摩擦阻力做功造成．

Answer 1

分析 小車在鉤碼的作用下拖動紙帶在水平面上做加速運動，通過速度傳感器可算出A B兩點的速度大小，同時利用拉力傳感器測量出拉小車的力，從而由AB長度可求出合力做的功與小車的動能變化關系．

解答 解：（1））①因為要計算總動能，所以要測量小車及其中砝碼以及拉力傳感器的總質量；
③需要測量小車受到的合力，即要測量小車的拉力（傳感器讀數）；要求動能的變化，需要記錄A、B兩處速度傳感器的示數${v}_{A}^{\;}$、${v}_{B}^{\;}$
（2）根據功的計算公式可得：W=FL．
由各組數據可見規律△E=$\frac{1}{2}$M（v_A²-v_B²）
（3）實驗結果發現外力做功與動能變化并不相等，造成這一系統誤差的原因是小車受到摩擦阻力做功造成
故答案為：（1）①小車及其中砝碼
②拉力傳感器的示數F       A、B兩處速度傳感器的示數v_A 和v_B
（2）FL        $\frac{1}{2}M（v_A^2-v_B^2）$
（3）小車受到摩擦阻力做功造成

點評 本題考查了實驗數據處理、消除系統誤差的方法，掌握實驗注意事項與實驗原理可以解題，“探究恒力做功與動能改變的關系”與“探究加速度與力、質量的關系”有很多類似之處，在平時學習中要善于總結、比較，提高對實驗的理解能力．