Question

某中学的实验小组为了“探究功与速度变化的关系”，该小组的同学设计了如图所示的实验，其中小车的质量为，待选择的钩码的质量分别为10 g、30 g、50 g，并进行了如下的操作。

I.按照如图所示的示意图，组装好实验器材；

II.用手拿着小车，且使小车靠近打点计时器；

III.从其中选择一个合适的钩码，并将其挂在细绳的一端；

IV.将手松开，使小车由静止释放，接通电源使打点计时器正常工作，并打出了一条点迹清晰的纸带。

回答下列问题。

(1)为了减小实验误差，本实验操作前有一个操作步骤必不可少，该操作为_____________，补充好该步骤，并将小车由静止释放后，为了使小车所受的拉力近似地等于钩码的重力，应选用的钩码质量为____________。

(2)该小组的同学通过改变小车的质量，来改变小车获得的速度，并将多次操作得到的数据进行了记录，进而分析重力的功与小车的速度关系。如果某次操作中，所挂的钩码的质量为10 g，小车和小车内钩码的质量为2000g，打出的纸带如图所示：（重力加速度）

①通过测量可知之间的距离为40.0cm。

②则钩码的重力所做的功为____________J，此时小车的速度为_______________m/s。

(3)在以上的操作中_____________（填步骤前的序号）有明显的错误，应如何改动________________。

Answer

平衡摩擦力 10 g 0.04 0.2 IV 操作时应先接通电源，待打点计时器工作稳定后再释放小车

【解析】

(1)[1]为了减小该实验的误差，应消除摩擦力对本实验的影响，因此操作前应平衡长木板的摩擦力，即小车自身重力沿斜面的分力与滑动摩擦力等大反向。

[2]对钩码应用牛顿第二定律

对小车

两式相比解得绳子拉力

为了满足小车所受的拉力近似地等于钩码的重力，应使钩码的质量远小于小车的质量，因此选用质量为10g的钩码。

(2)[3]细绳的拉力等于钩码的重力

则钩码的重力对小车做的功

[4]对小车，由牛顿第二定律可知

则此时小车的速度为

(3)[5]第IV步有明显的错误。

[6]操作时应先接通电源，待打点计时器工作稳定后再释放小车。