Question

某实验小组采用图甲所示的装置探究“动能定理”即探究小车所受的合外力做功与小车动能的变化之间的关系．

某实验小组采用图甲所示的装置探究“动能定理”即探究小车所受的合外力做功与小车动能的变化之间的关系．实验中，小车碰到制动装置时，钩码尚未到达地面．①为了把细绳对小车的拉力视为小车的合外力，要完成的一个重要步骤是______；②为使图甲所示中小吊盘及砝码的总重力大小视为细绳的拉力大小，须满足的条件是吊盘及砝码的总质量______小车的总质量（填“大于”、“小于”、“远大于”或“远小于”）．③实验正确操作后得到纸带如图乙，已知打点计时器的打点周期为T，重力加速度为g，在纸带上任取适当的两点A和B，测量出SAB、SA和SB，测出吊盘及砝码的总质量m，小车的总质量M，若______，则动能定理成立．④下列实验，可以利用本实验装置来完成的是______A．验证牛顿第一定律 B．验证牛顿第二定律C．测量匀变速直线运动的加速度 D．验证机械能守恒定律．

Answer 1

①小车下滑时受到重力、细线的拉力、支持力和摩擦力，要使细线的拉力等于其合力，则应该用重力的下滑分量来平衡摩擦力；
②重物加速下滑，处于失重状态，其对细线的拉力小于重力，设拉力为T，根据牛顿第二定律，有
对重物，有 mg-T=ma
对小车，有 T=Ma
解得 T=

M

M+m

mg
故当m＜＜M时，有T≈mg，即须满足的条件是吊盘及砝码的总质量远小于小车的总质量．
③A、B两点对应的小车速度分别为：v_A=

SA

2T

，v_B=

SB

2T

若mgS_AB=

1

2

m

v

2 B

-

1

2

m

v

2 A

时，则动能定理成立
代入得：mgSAB＝

M

8T2

(

S

2 B

?

S

2 A

)．
④A、牛顿第一定律是逻辑思维的产物，不能用实验验证，故A错误．
B、C、利用纸带可测出加速度，在吊盘及砝码的总质量远小于小车的总质量时，吊盘及砝码的总重力大小视为细绳的拉力大小，从而可验证牛顿第二定律，故BC正确．
D、由于存在摩擦力，小车的机械能不守恒，所以不能该装置验证机械能守恒定律．故D错误．
故选：BC．
故答案为：①平衡摩擦力，②远小于，③mgSAB＝

M

8T2

(

S

2 B

?

S

2 A

)，④BC