Question

11．某同學把附有滑輪的長木板平放在實驗桌上，將細繩一端拴在小車上，另一端繞過定滑輪，掛上適當的鉤碼，使小車在鉤碼的牽引下運動，以此定量探究繩拉力做功與小車動能變化的關系，此外還準備了打點計時器及配套的電源、導線、復寫紙、紙帶、小木塊等，組裝的實驗裝置如圖所示．
（1）若要完成該實驗，必需的實驗器材還有哪些刻度尺、天平．
（2）實驗開始時，他先調節木板上定滑輪的高度，使牽引小車的細繩與木板平行，他這樣做的目的是下列的哪個D（填字母代號）．
A．避免小車在運動過程中發生抖動
B．可使打點計時器在紙帶上打出的點跡清晰
C．可以保證小車最終能夠實現勻速直線運動
D．可在平衡摩擦力后使細繩拉力等于小車受的合力
（3）平衡摩擦力后，當他用多個鉤碼牽引小車時，發現小車運動過快，致使打出的紙帶上點數較少，難以選到合適的點計算小車速度，在保證所掛鉤碼數目不變的條件下，請你利用本實驗的器材提出一個解決辦法：把適量鉤碼放在小車上．
（4）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）根據實驗原理確定需要測量的物理量．
（2）實驗前要調整滑輪高度使細線與木板平行，要平衡摩擦力．
（3）減小拉力增加小車的質量可以使小車的加速度變形，小車運動相對慢些．
（4）當鉤碼的質量遠小于小車質量時可以近似認為小車受到的拉力等于鉤碼的重力，如果鉤碼質量偏大，實驗誤差將較大．

解答 解：（1）、根據本實驗的實驗原理是合外力所做的功等于動能的變化量，通過研究紙帶來研究小車的速度，利用天平測量小車的質量，利用砝碼的重力代替小車的合外力，所以需要刻度尺來測量紙帶上點的距離和用天平測得小車的質量，即還需要刻度尺，天平（帶砝碼）．
（2）、實驗過程中，為減少誤差，提高實驗的精確度，他先調節木板上定滑輪的高度，使牽引小車的細繩與木板平行，目的是消除摩擦帶來的誤差，即平衡摩擦力后，使細繩的拉力等于小車的合力，故ABC錯誤，D正確．
故選：D．
（3）平衡摩擦力后，當他用多個鉤碼牽引小車時，發現小車運動過快，致使打出的紙帶上點數較少，即小車的加速度大，所以應減少小車的加速度，當小車的合力一定的情況下，據牛頓第二定律可知，適當增大小車的質量，即在小車上加適量的砝碼．
（4）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）刻度尺、天平；（2）D；（3）把適量鉤碼放在小車上；（4）CD．

點評 本題考查了實驗器材、實驗注意事項等問題，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．