Question

为验证“拉力做功与物体动能改变的关系”，某同学到实验室找到下列器材：长木板（一端带定滑轮）、电磁打点计时器、质量为200g的小车、质量分别为10g、30g和50g的钩码、细线、学生电源（有“直流”和“交流”挡）．该同学进行下列操作

A．组装实验装置，如图a所示

B．将质量为200g的小车拉到打点计时器附近，并按住小车

C．选用50g的钩码挂在拉线的挂钩P上

D．释放小车，接通打点计时器的电源，打出一条纸带

E．在多次重复实验得到的纸带中选出一条点迹清晰的纸带，如图b所示

F．进行数据采集与处理

请你完成下列问题：

（1）进行实验时，学生电源应选择用________挡（选填“直流”或“交流”）．

（2）该同学将纸带上打的第一个点标为“0”，且认为打“0”时小车的速度为零，其后依次标出计数点1、2、3、4、5、6（相邻两个计数点间还有四个点未画），各计数点间的时间间隔为0．1s，如图b所示．该同学测量出计数点0到计数点3、4、5的距离，并标在图b上．则在打计数点4时，小车的速度大小为________m/s；如果将钩码的重力在数值上当作小车所受的拉力，则在打计数点0到4的过程中，拉力对小车做的功为________J，小车的动能增量为________J．（取重力加速度g＝9．8m/s²，结果均保留两位有效数字）

（3）由（2）中数据发现，该同学并没有能够得到“拉力对物体做的功等于物体动能增量”的结论，且对其他的点（如2、3、5点）进行计算的结果与“4”计数点相似．你认为产生这种实验结果的主要原因有（写出两条即可）

①____________；

②____________．

Answer

（1）交流；（2）0．58 ；5．9×10－2；3．4×10－2；

（3）①小车质量不满足远大于钩码质量；②没有平衡摩擦力；③没考虑砝码动能的增加．

【解析】试题分析：（1）电磁打点计时器应用交流电，故应选交流挡。（2）物体做匀变速直线运动，时间中点的瞬时速度等于该段的平均速度，相邻的两计数点的时间间隔为0．1s，。打点计时器打0~4点的过程中，拉力做功为。小车动能的增量为。（3）该实验产生的系统误差主要为：1、钩码的重力并不是小车所受拉力，而实际上是钩码与小车所组成的连接体的合外力，由牛顿第二定律得：，对小车，联立得：。由此可知，当M远大于m时，钩码重力等于绳子拉力，而实验并没有满足这个条件。2、另外此实验要进行平衡摩擦力的步骤，否则摩擦力的影响也会造成很大误差。