Question

有一個(gè)同學(xué)經(jīng)過思考，認(rèn)為驗(yàn)證牛頓第二定律的實(shí)驗(yàn)裝置（如圖所示）也可以用來驗(yàn)證動(dòng)能定理．其實(shí)驗(yàn)過程為：A、測(cè)出小車的質(zhì)量M；B、平衡摩擦力；C、測(cè)出小桶和砂的質(zhì)量m；D、安裝好實(shí)驗(yàn)裝置，接通頻率為50Hz的低壓交流電源，放開小車，讓打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打好點(diǎn)后取下紙帶并作好標(biāo)記；E、改變小車或者小桶的質(zhì)量，再做幾次實(shí)驗(yàn)．
（1）當(dāng)小車的質(zhì)量M=900g，小桶和砂的質(zhì)量m=110g時(shí)，打出的紙帶的某一段如下圖所示（長(zhǎng)度單位為cm），圖中各點(diǎn)為每10個(gè)打點(diǎn)選出的計(jì)數(shù)點(diǎn)（兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有9個(gè)打點(diǎn)未標(biāo)出）．從計(jì)數(shù)點(diǎn)A到計(jì)數(shù)點(diǎn)E，小桶和砂的重力所做的功W=

1.294

J；小車動(dòng)能的增量△E_k=

1.08

J．（g 取9.8m/s²）
（2）如果實(shí)驗(yàn)操作和數(shù)值計(jì)算的過程都正確無誤，但實(shí)驗(yàn)結(jié)果W和△E_k在誤差允許范圍內(nèi)總是不相等，你認(rèn)為主要原因是：

小車受到的拉力不等于小桶和砂的重力

．

Answer 1

分析：根據(jù)重力做功的定義式求解小桶和砂的重力所做的功．
根據(jù)某段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于時(shí)間中點(diǎn)的瞬時(shí)速度，可以求出A、E點(diǎn)速度大小，從而進(jìn)一步求出其動(dòng)能的增加量．

解答：解：（1）從計(jì)數(shù)點(diǎn)A到計(jì)數(shù)點(diǎn)E，小桶和砂的重力所做的功W=mgh=0.11×9.8×（1.40-0.20）=1.294J
圖中各點(diǎn)為每10個(gè)打點(diǎn)選出的計(jì)數(shù)點(diǎn)（兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有9個(gè)打點(diǎn)未標(biāo)出），所以相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)的時(shí)間間隔是0.2s．
勻變速直線運(yùn)動(dòng)中，時(shí)間中點(diǎn)的瞬時(shí)速度等于該過程中的平均速度，因此有：
v_A=

x0B

t0B

=2.2m/s
v_E=

xDF

tDF

=3.8m/s
小車動(dòng)能的增量△E_k=

1

2

m

v

2 E

-

1

2

m

v

2 A

=1.08J
（2）實(shí)驗(yàn)結(jié)果W和△E_k在誤差允許范圍內(nèi)總是不相等，你認(rèn)為主要原因是：小車受到的拉力不等于小桶和砂的重力
故答案為：（1）1.294；      1.08
（2）小車受到的拉力不等于小桶和砂的重力

點(diǎn)評(píng)：書本上的實(shí)驗(yàn)，我們要從實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)儀器、實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)這幾點(diǎn)去搞清楚，同時(shí)要熟練應(yīng)用所學(xué)基本物理知識(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理．