Question

17．某同學(xué)為探究“合力做功與物體動能改變的關(guān)系”，設(shè)計了如下實驗，他的操作步驟是：

①按圖甲擺好實驗裝置，其中小車質(zhì)量 M=0.20kg，鉤碼總質(zhì)量 m=0.05kg．
②釋放小車，然后接通打點計時器的電源（電源的周期 T=0.02s），打出一條紙帶．
（1）他在多次重復(fù)實驗得到的紙帶中取出自認為滿意的一條，如圖乙所示．把打下的第一點記作0，然后依次取若干個計數(shù)點，相鄰計數(shù)點間還有4個點未畫出，用厘米刻度尺測得各計數(shù)點到0點距離分別為d₁=0.041m，d₂=0.055m，d₃=0.167m，d₄=0.256m，d₅=0.360m，d₆=0.480m，…他把鉤碼重力（當?shù)刂亓�加速�?nbsp;g=9.8m/s²）作為小車所受合力，算出0點到第5計數(shù)點合力做功 W=0.176J（結(jié)果保留三位有效數(shù)字），用正確的公式表達打下第5計數(shù)點時小車動能E _k=$\frac{M（04amu0g_{6}-ioaeao8_{4}）^{2}}{200{T}^{2}}$（用相關(guān)數(shù)據(jù)前字母列式）并把打下第5點時小車動能作為小車動能的改變量，算得E_k=0.125J．

（2）此次實驗探究的結(jié)果，他沒能得到“合力對物體做的功等于物體動能的增量”，且誤差很大．通過反思，他認為產(chǎn)生誤差的可能原因如下，其中正確的是AC．
A．鉤碼質(zhì)量太大，使得合力對物體做功的測量值比真實值偏大太多
B．沒有使用最小刻度為毫米的刻度尺測距離是產(chǎn)生此誤差的主要原因
C．沒有平衡摩擦力，使得合力對物體做功的測量值比真實值偏大太多
D．釋放小車和接通電源的次序有誤，使得動能增量的測量值比真實值偏�。�

Answer 1

分析 （1）根據(jù)鉤碼下降的高度求出合力做功的大小，根據(jù)某段時間內(nèi)的平均速度等于中間時刻的瞬時速度求出計數(shù)點5的瞬時速度，從而得出計數(shù)點5的動能．
（2）實驗誤差主要來自兩個方面一是由實驗原理不完善導(dǎo)致的系統(tǒng)誤差，一是由數(shù)據(jù)測量如測量距離等導(dǎo)致的偶然誤差，可以從這兩個方面進行分析．

解答 解：（1）從0點到第5計數(shù)點合力做功 W=mgd₅=0.05×9.8×0.360J=0.176J．
計數(shù)點5的瞬時速度${v}_{5}=\frac{uqy2qk4_{6}-kgycsiw_{4}}{10T}$，則第5計數(shù)點時小車動能E_k=$\frac{1}{2}M{{v}_{5}}^{2}=\frac{M（o20cgme_{6}-ecgcg8m_{4}）^{2}}{200{T}^{2}}$．
（2）A、設(shè)繩子上拉力為F，對小車根據(jù)牛頓第二定律有：
對小車：F=Ma    ①
對鉤碼有：mg-F=ma   ②
聯(lián)立①②解得F=$\frac{Mmg}{M+m}=\frac{mg}{1+\frac{m}{M}}$，由此可知當M＞＞m時，鉤碼的重力等于繩子的拉力，因此當鉤碼質(zhì)量太大時，會造成較大誤差，故A正確．
B、刻度尺的精度對測量結(jié)果影響很小，故B錯誤．
C、實驗中要進行平衡摩擦力操作，若沒有平衡摩擦力直接將鉤碼重力做的功當做小車合外力做的功，會造成較大誤差，故C正確；
D、釋放小車和接通電源的順序有誤，影響打點多少，不一定會使動能的測量偏小，故D錯誤．
故選：AC．
故答案為：（1）0.176 J，$\frac{M（qc0ayek_{6}-ak4sc6i_{4}）^{2}}{200{T}^{2}}$，（2）AC．

點評 明確實驗原理往往是解決實驗問題的關(guān)鍵，該實驗的一些操作和要求與探究力、加速度、質(zhì)量之間關(guān)系的實驗類似可以類比學(xué)習(xí)．