Question

【題目】為驗(yàn)證“拉力做功與物體動能變化的關(guān)系”，某同學(xué)到實(shí)驗(yàn)室找到下列器材：長木板(一端帶定滑輪)、電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、質(zhì)量為200g的小車、質(zhì)量分別為10g、30g和50g的鉤碼、細(xì)線、學(xué)生電源(有“直流”和“交流”擋)．該同學(xué)進(jìn)行下列操作：

A．組裝實(shí)驗(yàn)裝置，如圖(a)所示

B．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

C．選用50g的鉤碼掛在拉線的掛鉤P上

D．接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源，釋放小車，打出一條紙帶

E．在多次重復(fù)實(shí)驗(yàn)得到的紙帶中選出一條點(diǎn)跡清晰的紙帶，如圖(b)所示

F．進(jìn)行數(shù)據(jù)采集與處理

請你完成下列問題：

（1）該同學(xué)將紙帶上打出的第一個(gè)點(diǎn)標(biāo)為“0”，且認(rèn)為打“0”時(shí)小車的速度為零，其后依次標(biāo)出計(jì)數(shù)點(diǎn)1、2、3、4、5、6(相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有四個(gè)點(diǎn)未畫)，各計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為0.1s，如圖(b)所示，該同學(xué)測量出計(jì)數(shù)點(diǎn)0到計(jì)數(shù)點(diǎn)3、4、5的距離，并標(biāo)在圖(b)上，如果將鉤碼的重力在數(shù)值上當(dāng)作小車所受的拉力，則在打計(jì)數(shù)點(diǎn)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=9.8 m/s2，結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)

（2）由(1)中數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，該同學(xué)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(jié)論，且對其他的點(diǎn)(如2、3、5點(diǎn))進(jìn)行計(jì)算的結(jié)果與“4”計(jì)數(shù)點(diǎn)相似，你認(rèn)為產(chǎn)生這種實(shí)驗(yàn)結(jié)果的主要原因有________________(填寫正確的選項(xiàng))

A．小車質(zhì)量不滿足遠(yuǎn)大于鉤碼質(zhì)量

B．沒有平衡摩擦力

C．沒考慮鉤碼動能的增加

Answer 1

【答案】 0.59J 0.034J ABC

【解析】試題分析：將砝碼重力當(dāng)作小車所受合外力，根據(jù)功的定義可以正確解答，根據(jù)勻變速直線運(yùn)動中時(shí)間中點(diǎn)的瞬時(shí)速度等于該過程中的平均速度可以求出第4個(gè)點(diǎn)的速度大小，進(jìn)一步求出其動能大��；實(shí)驗(yàn)誤差主要來自兩個(gè)方面一是由實(shí)驗(yàn)原理不完善，沒有平衡摩擦力導(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(gè)方面進(jìn)行分析．

（1）根據(jù)勻變速直線運(yùn)動中時(shí)間中點(diǎn)的速度等于該過程中的平均速度，相鄰的兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為T=0.1s，得，小車的動能增量為，

（2）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： …①，對砂桶和砂有： …②，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；還有可能沒有考慮鉤碼的動能的增加，故ABC正確．