Question

某实验小组用如图1所示的实验装置和实验器材做“探究功与速度变化的关系”实验，在实验中，该小组同学把

某实验小组用如图1所示的实验装置和实验器材做“探究功与速度变化的关系”实验，在实验中，该小组同学把砂和砂桶的总重力当作小车受到的合外力． （1）为了保证实验结果的误差尽量小，在实验操作中，下面做法必要的是______．A．实验前要对装置进行平衡摩擦力的操作B．实验操作时要先放小车，后接通电源C．在利用纸带进行数据处理时，所选的两个研究点离得越近越好D．在实验过程中要保证砂和砂桶的总质量远小于小车的质量（2）除实验装置中的仪器外，还需要的测量仪器有______．（3）如图2所示，为实验中打出的一条纸带，现选取纸带中的A、B两点来探究功与速度变化的关系．已知打点计时器的打点周期为T，重力加速度为g．图中已经标明了要测量的物理量，另外，小车的质量为M，砂和砂桶的总质量为m．请你把要探究的结果用题中给出的字母表达出来______．

Answer 1

（1）A、实验前要对装置进行平衡摩擦力的操作，以保证小车所受合外力恰好是绳子的拉力，故A正确． B、实验时，若先放开小车，再接通打点计时器电源，由于小车运动较快，可能会使打出来的点很少，不利于数据的采集和处理．故B错误． C、在利用纸带进行数据处理时，所选的两个研究点离得越近测量误差越大，故C错误． D、在实验过程中要保证砂和砂桶的总质量远小于小车的质量，这样才能使得砂和砂桶的总重力近似等于细绳对小车的拉力，故D正确． 故选：AD． （2）由于实验需要测量小车速度，速度是使用打点计时器打的纸带计算得出的，故要测量点距，需要刻度尺；本实验还要测量质量，故选要天平． （3）小车的质量为M，砂和砂桶的总质量为m，M远大于m．则对小车的作用力等于砂和砂桶的总重力mg，所以恒力对小车做的功可表示为：mgx． 由 v t 2 = x t 可知， v A = x 1 4T ， v B = x 2 4T ．所以小车动能的改变量为： 1 2 M v B 2 - 1 2 M v A 2 = 1 2 M ( x 2 4T ) 2 - 1 2 M ( x 1 4T ) 2 = M( x 22 - x 21 ) 32 T 2 本实验就是要验证减少的重力势能是否等于增加的动能，即 mgx= M( x 22 - x 21 ) 32 T 2 ． 故答案为：（1）AD，（2）刻度尺、天平，（3） mgx= M( x 22 - x 21 ) 32 T 2 ．