Question

某同學(xué)為了探究“恒力做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系”，他設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)：
（1）他的操作步驟是：
①安裝好實(shí)驗(yàn)裝置如圖．
②將質(zhì)量為200g的小車?yán)�到打點(diǎn)計(jì)時(shí)器附近，并按住小車．
③在質(zhì)量為10g、30g、50g的三種鉤碼中，他挑選了一個(gè)質(zhì)量為50g的鉤碼掛在拉線P上．
④先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源，后釋放小車，打出一條紙帶．
（2）在多次重復(fù)實(shí)驗(yàn)得到的紙帶中取出自認(rèn)為滿意的一條，經(jīng)測量、計(jì)算，得到如下數(shù)據(jù)：（g=9.8m/s²）
①第一個(gè)點(diǎn)到第N個(gè)點(diǎn)的距離為40.00cm．
②打下第N點(diǎn)時(shí)小車的速度大小為1.20m/s．該同學(xué)將鉤碼的重力當(dāng)做小車所受的拉力，算出從打下第一點(diǎn)到打下第N點(diǎn)拉力對小車做的功為

0.196

J，小車動(dòng)能的增量為

0.144

J（計(jì)算結(jié)果保留三位有效數(shù)字）．
（3）此次實(shí)驗(yàn)探究結(jié)果的誤差很大，顯然，在實(shí)驗(yàn)探究過程中忽視了某些產(chǎn)生誤差的因素．請你根據(jù)該同學(xué)的實(shí)驗(yàn)裝置和操作過程幫助他分析一下，造成較大誤差的主要原因是：①

小車質(zhì)量沒有遠(yuǎn)大于鉤碼的質(zhì)量

，②

沒有平衡摩擦力

．

Answer 1

分析：（2）根據(jù)重力當(dāng)做小車所受的拉力和鉤碼下降的距離可以求出拉力對小車做的功大小，根據(jù)小車在N點(diǎn)的速度可以求出小車動(dòng)能的增量；
（3）該實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生誤差的主要原因一是鉤碼重力大小并不等于繩子拉力的大小，二是沒有平衡摩擦力．

解答：解：（2）從打下第一點(diǎn)到打下第N點(diǎn)拉力對小車做的功：W=mgs=0.196J；
小車的動(dòng)能增量為：△Ek=

1

2

Mv2=0.144J．
故答案為：0.196； 0.144．  
（3）該實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生誤差的主要原因一是鉤碼重力大小并不等于繩子拉力的大小，設(shè)繩子上拉力為F，對小車根據(jù)牛頓第二定律有：
F=Ma    ①
對砂桶和砂有：mg-F=ma   ②
F=

mgM

M+m

=

mg

1+ m M

，由此可知當(dāng)M＞＞m時(shí)，砂和砂桶的重力等于繩子的拉力，顯然該實(shí)驗(yàn)中沒有滿足這個(gè)條件；另外該實(shí)驗(yàn)要進(jìn)行平衡摩擦力操作，否則也會造成較大誤差．
故答案為：小車質(zhì)量沒有遠(yuǎn)大于鉤碼的質(zhì)量，沒有平衡摩擦力．

點(diǎn)評：明確實(shí)驗(yàn)原理往往是解決實(shí)驗(yàn)問題的關(guān)鍵，該實(shí)驗(yàn)的一些操作和要求與探究力、加速度、質(zhì)量之間關(guān)系的實(shí)驗(yàn)類似可以類比學(xué)習(xí)．