Question

9．小明利用如圖甲所示的裝置來“探究恒力做功與動能改變的關系”．

（1）適當墊高木板是為了平衡摩擦力；
（2）如圖乙所示是某次實驗中得的一條紙帶的一部分，其中O、A、B、C計數點，已知打點計時器使用的交流電頻率為50Hz，則打B點時小車的瞬時速度大小為0.653m/s（保留三位有效數字）．
（3）他將鉤碼重力做的功當作細繩拉力做的功，經多次實驗發現拉力做功總是要比小車動能增量大一些，這一情況可能是下列哪些原因造成的CD（填寫字母代號）．
A．在接通電源的同時釋放了小車
B．小車釋放時離打點計時器太近
C．阻力未完全被小車重力沿木板方向的分力平衡掉
D．鉤碼做勻加速運動，鉤碼重力大于細繩拉力．

Answer 1

分析 （1）小車下滑時受到重力、細線的拉力、支持力和摩擦力，要使拉力等于合力，則應該用重力的下滑分量來平衡摩擦力，使得橡皮筋做的功等于合外力對小車做的功．
（2）根據某段時間內的平均速度等于中間時刻的瞬時速度求出B點的瞬時速度；
（3）根據W=mgs求出砂桶及砂的總重力做功，根據勻變速直線運動的平均速度等于中點時刻的瞬時速度求A、B的速度，即可得到動能的變化量，從而寫出探究結果表達式即可．

解答 解：（1）適當墊高木板是為了平衡摩擦力，用重力的下滑分量來平衡摩擦力，使得橡皮筋做的功等于合外力對小車做的功，
（2）B點的瞬時速度等于AC段的平均速度，則${v}_{B}=\frac{{x}_{AC}}{2T}=\frac{0.1859-0.0553}{0.2}$=0.653m/s，
（3）他將鉤碼重力做的功當做細繩拉力做的功，經多次實驗發現拉力做功總是要比小車動能增量大一些，從功能關系看出：該實驗一定有機械能轉化為內能的，即試驗中有存在摩擦力沒有被平衡掉；還有該實驗要求，只有當小車的質量遠大于砝碼的質量時，小車的拉力才近似等于砝碼的重力，故AB錯誤，CD正確．
故選：CD
故答案為：（1）平衡摩擦力；（2）0.653；（3）CD

點評 明確實驗原理往往是解決實驗問題的關鍵，該實驗的一些操作和要求與探究力、加速度、質量之間關系的實驗類似可以類比學習．