Question

【題目】為驗證“拉力做功與物體動能改變的關系”，某同學到實驗室找到下列器材：長木板（一端帶定滑輪）、電磁打點計時器、質量為200g的小車、質量分別為10g、30g和50g的鉤碼、細線、學生電源（有“直流”和“交流”擋）．該同學進行下列操作

A．組裝實驗裝置，如圖a所示

B．將質量為200g的小車拉到打點計時器附近，并按住小車

C．選用50g的鉤碼掛在拉線的掛鉤P上

D．釋放小車，接通打點計時器的電源，打出一條紙帶

E．在多次重復實驗得到的紙帶中選出一條點跡清晰的紙帶，如圖b所示

F．進行數據采集與處理

請你完成下列問題：

（1）進行實驗時，學生電源應選擇用________擋（選填“直流”或“交流”）．

（2）該同學將紙帶上打的第一個點標為“0”，且認為打“0”時小車的速度為零，其后依次標出計數點1、2、3、4、5、6（相鄰兩個計數點間還有四個點未畫），各計數點間的時間間隔為0．1s，如圖b所示．該同學測量出計數點0到計數點3、4、5的距離，并標在圖b上．則在打計數點4時，小車的速度大小為________m/s；如果將鉤碼的重力在數值上當作小車所受的拉力，則在打計數點0到4的過程中，拉力對小車做的功為________J，小車的動能增量為________J．（取重力加速度g＝9．8m/s2，結果均保留兩位有效數字）

（3）由（2）中數據發(fā)現，該同學并沒有能夠得到“拉力對物體做的功等于物體動能增量”的結論，且對其他的點（如2、3、5點）進行計算的結果與“4”計數點相似．你認為產生這種實驗結果的主要原因有（寫出兩條即可）

①____________；

②____________．

Answer 1

【答案】（1）交流；（2）0．58 ；5．9×10－2；3．4×10－2；

（3）①小車質量不滿足遠大于鉤碼質量；②沒有平衡摩擦力；③沒考慮砝碼動能的增加．

【解析】試題分析：（1）電磁打點計時器應用交流電，故應選交流擋。（2）物體做勻變速直線運動，時間中點的瞬時速度等于該段的平均速度，相鄰的兩計數點的時間間隔為0．1s，。打點計時器打0~4點的過程中，拉力做功為。小車動能的增量為。（3）該實驗產生的系統(tǒng)誤差主要為：1、鉤碼的重力并不是小車所受拉力，而實際上是鉤碼與小車所組成的連接體的合外力，由牛頓第二定律得：，對小車，聯立得：。由此可知，當M遠大于m時，鉤碼重力等于繩子拉力，而實驗并沒有滿足這個條件。2、另外此實驗要進行平衡摩擦力的步驟，否則摩擦力的影響也會造成很大誤差。