Question

4．某同學(xué)在實驗室用如圖甲所示的裝置來研究有關(guān)做功的問題．

（1）如圖甲，在保持M＞＞m條件下，可以認為繩對小車的拉力近似等于沙和沙桶的總重力，在控制小車的質(zhì)量不變的情況下進行實驗．在實驗中，該同學(xué)先接通打點計時器的電源，再放開紙帶，已知交流電的頻率為50Hz．如圖乙是在m=100g，M=1kg情況下打出的一條紙帶，O為起點，A、B、C為過程中的三個相鄰的計數(shù)點，相鄰的計數(shù)點之間有四個點沒有標出，有關(guān)數(shù)據(jù)如圖乙，則打B點時小車的動能為0.95J，從開始運動到打至B點時，繩的拉力對小車做功W=1.0J．（保留2位有效數(shù)字g=9.8m/_s²）
（2）在第（1）中繩的拉力對小車做功W大于小車獲得的動能E_k，請你舉出導(dǎo)致這一結(jié)果的主要原因摩擦沒有能完全抵消，沙與沙桶的重力大于繩的拉力．（寫出一種即可）

Answer 1

分析 （1）根據(jù)勻變速直線運動的平均速度等于中間時刻瞬時速度求解B點速度，再根據(jù)動能表達式求動能；根據(jù)功的定義式求解拉力的功；
（2）可以從實驗原理角度分析系統(tǒng)誤差，從測量角度分析偶然誤差．

解答 解：（1）由題意可知：x₁=（51.55-42.05）cm=9.5cm，x₂=（62.00-51.55）cm=10.45cm，計數(shù)點之間時間間隔為T=0.1s．
根據(jù)勻變速直線運動中時間中點的瞬時速度等于該過程中的平均速度有：${v}_{B}=\frac{{x}_{C}-{x}_{A}}{2T}=\frac{0.6200-0.4200}{2×0.1}m/s═1.00$m/s
小車的動能：${E}_{k}=\frac{1}{2}M{v}_{B}^{2}=\frac{1}{2}×1×{1.00}^{2}J=0.50$J
（2）從實驗原理角度分析系統(tǒng)誤差，從測量角度分析偶然誤差；
主要原因 摩擦沒有能完全抵消，沙與沙桶的重力大于繩的拉力；
故答案為：（1）0.95；1.0；（2）摩擦沒有能完全抵消，沙與沙桶的重力大于繩的拉力

點評 解決實驗問題的關(guān)鍵是明確實驗原理，同時熟練應(yīng)用基本物理規(guī)律解決實驗問題，要明白公式的△x=aT²的推導(dǎo)和應(yīng)用，知道為什么沙和沙桶的總質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量時沙和沙桶的重力可以認為等于小車的拉力，對于基本知識規(guī)律不但明白是什么還要知道為什么．