Question

某同学采用如图所示的装置进行了有关“动能定理”研究的实验。其步骤如下：

（1）按图把实验器材安装好，不挂配重，反复移动垫木直到小车能够做匀速直线运动；

（2）把细线系在小车上并绕过定滑轮悬挂质量为100g的配重。接通电源，放开小车，电火花计时器在被小车带动的纸带上打下一系列点。从某点A开始，此后在纸带上每隔4个点取一个计数点，依次标为B、C、D……；

（3）测量出B、C、D、……各点与A点的距离，分别记为、、、……；

（4）用配重受到的重力分别乘以、、、……，得到配重重力所做的功W₁、W₂、W₃、……；（重力加速度g=9．80m／s²）

（5）求出B、C、D、……各点速度的大小，分别记为、、、……，再求出它们的平方、、、……；

（6）用纵坐标表示速度的平方，横坐标表示配重重力所做的功W，作出图象。

（以下计算保留到小数点后两位）

①步骤1的目的是_________________________________________________

②在步骤4中，该同学测得，则配重重力所做的功______J

③该同学得到的图象如图所示。通过图象可知，打A点时对应小车的速度________m／s

④小车的质量M=________kg

Answer

⑴平衡摩擦力 ⑵ 0.39 ⑶0.50（0.48—0.52） ⑷0.30（0.28—0.32

【解析】（1）该实验中配重物体的重力视为小车的合外力，因此实验前需要进行平衡摩擦力，故实验1的目的是平衡摩擦力．
（2）配重重力做功为：W=mgx4=0.1×9.8×0.4≈0.39J
（3）由图可知，纵轴截距对应的就是打A点速度的平方，因此有：

＝0.25m2/s2
所以有：vA=0.50m/s．
（4）根据动能定理： ，可得： ，所以图象的斜率： ，代入数据得：m=0.30kg．

点睛：本题考查了该实验的具体操作和结合图象进行数据处理，对应图象问题处理方法为，结合数学知识，写出图象的函数关系方程，明确截距、斜率等含义即可．