Question

10．利用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置以小車為對象來“探究合力做功與物體動能改變的關(guān)系”，將光電門固定在軌道上的B點(diǎn)，用重物通過細(xì)線拉小車，連線上安裝一拉力傳感器．小車質(zhì)量為M，保持小車質(zhì)量不變，改變所掛重物質(zhì)量m多次進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，每次小車都從同一位置A由靜止釋放（g取10m/s²）．

（1）做該實(shí)驗(yàn)時(shí)，是否需要平衡摩擦力？需要（填“需要”或“不需要”）
（2）若沒有滿足M＞＞m，對本實(shí)驗(yàn)沒有（填“有”或“沒有”）影響；
（3）在正確規(guī)劃操作后，實(shí)驗(yàn)時(shí)除了需要讀出傳感器的示數(shù)F，測出了小車質(zhì)量M，還需測量得物理量有AB兩點(diǎn)的長度、在B點(diǎn)的速度，驗(yàn)證動能定理的表達(dá)式為Fs=$\frac{1}{2}$Mv²（用測得的物理量表示）．

Answer 1

分析 （1）據(jù)實(shí)驗(yàn)操作要求可知需要平衡摩擦力．
（2）該實(shí)驗(yàn)中由于已經(jīng)用傳感器測出繩子拉力大小，故不需要滿足砝碼和砝碼盤的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量，但會導(dǎo)致二者明顯差別．
（3）電門測速度的原理是用平均速度來代替瞬時(shí)速度，根據(jù)功能關(guān)系可以求出需要驗(yàn)證的關(guān)系式．

解答 解：（1）由于該實(shí)驗(yàn)只有繩子的拉力，所以不能有摩擦力做功，所以需要平衡摩擦力．
（2）本實(shí)驗(yàn)要測量小車的合力，由于傳感器可以直徑測量細(xì)線的拉力，故不需要滿足砝碼和砝碼盤的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量的條件．
（3）實(shí)驗(yàn)時(shí)需要讀出傳感器的示數(shù)F，測出了小車質(zhì)量M，還需測量得物理量有AB兩點(diǎn)的長度、在B點(diǎn)的速度，光電門測速度的原理是用平均速度來代替瞬時(shí)速度v，根據(jù)功能關(guān)系可以求出需要驗(yàn)證的關(guān)系式可知：
Fs=$\frac{1}{2}$Mv²
故答案為：
（1）需要；
（2）沒有；
（3）AB兩點(diǎn)的長度、在B點(diǎn)的速度；Fs=$\frac{1}{2}$Mv²．

點(diǎn)評 了解光電門測量瞬時(shí)速度的原理，實(shí)驗(yàn)中我們要清楚研究對象和研究過程，對于系統(tǒng)我們要考慮全面，同時(shí)明確實(shí)驗(yàn)原理是解答實(shí)驗(yàn)問題的前提．