Question

5．某實驗小組采用如圖1所示的裝置探究“合力做功與動能變化的關(guān)系”．打點計時器工作頻率為50Hz．
實驗的部分步驟如下：
a．將木板的左端墊起，以平衡小車的摩擦力；
b．在小車中放入砝碼，紙帶穿過打點計時器，連在小車后端，用細(xì)線連接小車和鉤碼；
c．將小車停在打點計時器附近，接通電源，釋放小車，小車拖動紙帶，打點計時器在紙帶上打下一系列的點，斷開電源；
d．改變鉤碼或小車中砝碼的質(zhì)量，更換紙帶，重復(fù)b、c的操作．

①在小車的運動過程中，對于鉤碼、砝碼和小車組成的系統(tǒng)，鉤碼的重力做正功（填“正”或“負(fù)”）；
②圖2是某次實驗時得到的一條紙帶，他們在紙帶上取計數(shù)點O、A、B、C、D和E，用最小刻度是毫米的刻度尺進(jìn)行測量，讀出各計數(shù)點對應(yīng)的刻度x，通過計算得到各計數(shù)點到O的距離s以及對應(yīng)時刻小車的瞬時速度v．請將C點對應(yīng)的測量x_c和計算結(jié)果v_c填在下表中的相應(yīng)位置．

計數(shù)點	x/cm	s/cm	v/（m•s-1）
O	1.00	0.00	0.30
A	2.34	1.34	0.38
B	4.04	3.04	0.46
C	xc	5.00	vc
D	8.33	7.33	0.61
E	10.90	9.90	0.70

③實驗小組認(rèn)為可以通過繪制△v²-s圖線來分析實驗數(shù)據(jù)（其中△v²=v²-v${\;}_{0}^{2}$，v是各計數(shù)點對應(yīng)時刻小車的瞬時速度，v₀是o點對應(yīng)時刻小車的瞬時速度）．他們根據(jù)實驗數(shù)據(jù)在圖3中標(biāo)出了O、A、B、D、E對應(yīng)的坐標(biāo)點，請你在該圖中標(biāo)出計數(shù)點C對應(yīng)的坐標(biāo)點，并畫出△v²-s圖線．
④實驗小組計算了他們繪制的△v²-s圖線的斜率，發(fā)現(xiàn)該斜率大于理論值，其最有可能的原因是平衡摩擦力時木板左端墊起得太高．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)力的方向與位移方向間的關(guān)系判斷力做什么功；
（2）根據(jù)勻變速直線運動的推論：做勻變速直線運動的物體在某段時間內(nèi)的平均速度等于該段時間中間時刻的瞬時速度，求出瞬時速度；
（3）求出C點對于速度的平方，在坐標(biāo)系中描出對應(yīng)點，然后作出圖象；
（4）根據(jù)實驗原理與實驗操作分析實驗誤差．

解答 解：（1）鉤碼重力方向與位移方向相同，鉤碼重力做正功．
（2）由表格數(shù)據(jù)可知O點對應(yīng)著1.00cm的刻度線，由于C點與O點的距離為5.00cm，所以C點對應(yīng)的刻度為6.00cm；根據(jù)勻變速直線運動的推論可知，A點的瞬時速度v_A=$\frac{{x}_{OB}}{2t}$=$\frac{0.0304}{2t}$=0.38m/s，則t=0.04s，C點的瞬時速度v_C=$\frac{{x}_{BD}}{2t}$=$\frac{{s}_{D}-{s}_{B}}{2t}$=$\frac{0.0733-0.0304}{2×0.04}$≈0.54m/s；
（3）v_C²=0.54²≈0.29，C點對應(yīng)的△v²=v²-${v}_{0}^{2}$=0.2，把C對應(yīng)的點標(biāo)在坐標(biāo)系中，然后作出圖象如圖所示：

（4）由勻變速直線運動的速度位移公式可知v²-${v}_{0}^{2}$=2as，△v²-s圖象的斜率k=2a，斜率大于理論值，說明加速度a偏大，可能是平衡摩擦力時木板左端墊起得太高，過平衡摩擦力造成的．
故答案為：（1）正；（2）6.00；0.54；（3）0，2；圖象如圖所示；（4）平衡摩擦力時木板左端墊起得太高．

點評 本題考查了重力做功的性質(zhì)、求瞬時速度、作圖象、實驗誤差分析等，要掌握勻變速直線運動的推論，這是求出瞬時速度的關(guān)鍵；要掌握描點法作圖的方法；求出圖象的函數(shù)表達(dá)式后再分析實驗誤差．