Question

【題目】某同學(xué)為探究“合力做功與物體動(dòng)能改變的關(guān)系”設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)，

請(qǐng)將他的操作步驟補(bǔ)充完整：

(1)按圖連接實(shí)驗(yàn)裝置，須將木板的右端稍微墊高，目的是________

其中小車(chē)質(zhì)量M＝0.20 kg鉤碼總質(zhì)量m＝0.05 kg.

(2)已知電源頻率為f，實(shí)驗(yàn)中先__________后__________，打出一條紙帶．

(3)他在多次重復(fù)實(shí)驗(yàn)得到的紙帶中取出自認(rèn)為滿意的一條，如圖所示．把打下的第一點(diǎn)記作0，然后依次取若干個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)未畫(huà)出，用厘米刻度尺測(cè)得各計(jì)數(shù)點(diǎn)到0點(diǎn)距離分別為d1＝0.041 m，d2＝0.055 m，d3＝0.167 m，d4＝0.256 m，d5＝0.360 m，d6＝0.480 m…，他把鉤碼重力(當(dāng)?shù)刂亓�加速�?/span>g＝10 m/s2)作為小車(chē)所受合力，算出打下0點(diǎn)到打下第5點(diǎn)合力做功W＝________J(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)，用正確的公式Ek＝________(用相關(guān)數(shù)據(jù)前字母列式)把打下第5點(diǎn)時(shí)小車(chē)的動(dòng)能作為小車(chē)動(dòng)能的改變量，算得Ek＝0.125 J.

(4)此次實(shí)驗(yàn)探究的結(jié)果，沒(méi)能得到“合力對(duì)物體做的功等于物體動(dòng)能的增量”，且誤差很大．通過(guò)反思，你認(rèn)為產(chǎn)生誤差的主要原因是________．

Answer 1

【答案】平衡摩擦力 接通電源 釋放小車(chē) 0.180 鉤碼質(zhì)量太大

【解析】

（1）[1]．為使小車(chē)受到的合力等于繩子的拉力，須將木板的右端稍微墊高，以平衡摩擦力；

（2）[2][3]．實(shí)驗(yàn)室應(yīng)先接通電源，待打點(diǎn)穩(wěn)定后，再釋放小車(chē)；

（3）[4][5]．根據(jù)題意物體所受合外力為

F=mg=0.05×10=0.50N

根據(jù)功的定義可知

W=Fs=mgh=0.180J

根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)中時(shí)間中點(diǎn)的瞬時(shí)速度等于該過(guò)程中的平均速度可以求出第5個(gè)點(diǎn)的速度大小為

(其中T=5×=)

動(dòng)能公式為

Ek= =

（4）[6]．設(shè)繩子上拉力為F，對(duì)小車(chē)根據(jù)牛頓第二定律有：

對(duì)小車(chē)

F=Ma①

對(duì)鉤碼有

mgF=ma②

F==

由此可知當(dāng)M>>m時(shí)，鉤碼的重力等于繩子的拉力，因此造成合力對(duì)物體做的功與物體動(dòng)能的增量相差較大的原因是鉤碼質(zhì)量太大．