Question

某實驗小組采用圖所示的裝置探究“動能定理”，圖中小車中可放置砝碼，實驗中，小車碰到制動裝置時，鉤碼尚未到達地面，打點針時器工作頻率為50Hz．

（1）實驗的部分步驟如下：
①在小車中放入砝碼，把紙帶穿過打點計時器，連在小車后端，用細線跨過定滑輪連接小車和鉤碼；
②將小車停在打點計時器附近，先

接通電源

，再

放開小車

，小車拖動紙帶，打點計時器在紙帶上打下一列點，；
③改變鉤碼或小車中砝碼的數量，更換紙帶，重復②的操作．
（2）如圖是鉤碼質量為0.03kg，砝碼質量為0.02kg時得到的一條紙帶，在紙帶上選擇起始點0及A、B、C、D和E五個計數點，可獲得各計數點到0的距離S及對應時刻小車的瞬時速度v，請將C點的測量結果填在表中的相應位置．

測量點	S/cm	v/（m?s-1）
0	0.00	0.35
A	1.51	0.40
B	3.20	0.45
C	5.08±0.01	0.49
D	7.15	0.54
E	9.41	0.60

（3）在上述的運動過程中，對于鉤碼、砝碼和小車組成的系統，

鉤碼的重力

做正功，

摩擦力

做負功．
（4）實驗小組根據實驗數據繪出了圖中的圖線（其中△v²=v²-v²₀），根據圖線可獲得的結論是

△v²與S成正比

．要驗證“動能定理”，還需要測量的物理量是摩擦力和

小車的質量

．

Answer 1

分析：（1）本題要了解打點計時器的使用規則；
（2）小車在鉤碼的作用下拖動紙帶在粗糙水平面上做勻加速直線運動，通過對紙帶計數點處理可算出各點的速度大小及發生的位移．
（3）對于鉤碼、砝碼和小車組成的系統，鉤碼的重力做正功，摩擦力做負功
同時測量小車的質量與小車在粗糙水平面的摩擦力，從而可求出合力做的功與小車的動能變化關系．

解答：解：
（1）根據打點計時器的使用規則可知，將小車停在打點計時器附近，先接通電源，放開小車．
（2）C到O距離為：s_OC=6.08cm-1.00cm=5.08cm；
由勻變速直線運動規律得：v_C=

vB+vD

2

=

0.45+0.54

2

=0.49m/s
（3）小車初末速度的平方差與位移成正比，即v²-v₀²=ks．
運動過程中，對于鉤碼、砝碼和小車組成的系統，鉤碼重力做正功，小車與木板及紙帶與打點計時器間的摩擦力做負功．
（4）在實驗小組根據實驗數據繪出了圖3中的△v²-S圖線中，得到的圖線是過原點的直線，說明了△v²與S成正比；
要驗證“動能定理”，即：
   （mg-f）s=

1

2

Mv2-

1

2

M

v

2 0

=

1

2

M△v2，可知還需要測量的物理量是摩擦力f和小車的質量M．
故答案為：
（1）接通電源，放開小車；
（2）5.08±0.01，0.49
（3）鉤碼的重力，摩擦力；
（4）△v²與S成正比；小車的質量．

點評：通過實驗來探究物體的動能定理，一是培養學生的動手能力，二是更能讓學生理解動能定理的內涵．