Question

某同學(xué)為探究“合力做功與物體動能改變的關(guān)系”，設(shè)計了如下實驗，他的操作步驟是：①按圖（a）擺好實驗裝置，其中小車質(zhì)量M=0．20kg，鉤碼總質(zhì)量m=0．05kg．

②釋放小車，然后接通打點計時器的電源（電源頻率為=50Hz），打出一條紙帶．

（1）他在多次重復(fù)實驗得到的紙帶中取出自認為滿意的一條，如圖（b）所示．把打下的第一點記作0，然后依次取若干個計數(shù)點，相鄰計數(shù)點間還有4個點未畫出，用厘米刻度尺測得各計數(shù)點到0點距離分別為，…，他把鉤碼重力（當(dāng)?shù)刂亓�加速�?/p>

g=9．8m／s²）作為小車所受合力算出打下0點到打下第5點合力做功W=____________J（結(jié)果保留三位有效數(shù)字），把打下第5點時小車動能作為小車動能的改變量，算得E_k=" ______" （結(jié)果保留三位有效數(shù)字）

（2）此次實驗探究的結(jié)果，他沒能得到“合力對物體做的功，等于物體動能的增量”，且誤差很大。通過反思，他認為產(chǎn)生誤差的原因如下，其中正確的是（    ）

A．鉤碼質(zhì)量太大，使得合力對物體做功的測量值比真實值偏大太多

B．沒有平衡摩擦力，使得合力對物體做功的測量值比真實值偏大太多

C．釋放小車和接通電源的次序有誤，使得動能增量的測量值比真實值偏小

D．沒有使用最小刻度為毫米的刻度尺測距離也是產(chǎn)生此誤差的重要原因

(3)在(2)的基礎(chǔ)上該同學(xué)對操作步驟進行了改進（步驟已正確），小車質(zhì)量M，鉤碼總質(zhì)量m，讓鉤碼帶動小車加速運動．用打點計時器記錄其運動情況，在打點計時器打出的紙帶上取兩點，測出這兩點的間距L和這兩點的速度大小v₁與v₂(v₁＜v₂)．則本實驗最終要驗證的數(shù)學(xué)表達式為__________________________．(用題中的字母表示實驗中測量得到的物理量)

 

Answer 1

【答案】

W= 0.176J   E_k=0.125J  AB  mgL＝(M+m)v²/2－(M+m)v²/2

【解析】

試題分析：（1）合力做功為，第5點瞬時速度為，末動能為（2） 把鉤碼的重力當(dāng)作小車所受的拉力，這是不對的，因為鉤碼的重力是鉤碼與小車系統(tǒng)的合外力，使系統(tǒng)產(chǎn)生共同的加速度。而繩子對小車的拉力只是使小車產(chǎn)生加速度，二力并不相等，重力大于拉力。所以計算拉力對小車做的功結(jié)果偏大。A正確，沒有平衡摩擦力，使得合力對物體做功的測量值比真實值偏大太多，B正確，若該同學(xué)的釋放小車和接通電源的次序有誤，也能使得動能增量的測量值比真實值偏大，從圖中我們可得該同學(xué)是用的毫米刻度尺，D錯誤，故選AB

考點：考查了“合力做功與物體動能改變的關(guān)系”實驗以及驗證機械能守恒實驗

點評：本題難度較小，對于某一點的瞬時速度可根據(jù)勻變速直線運動規(guī)律求解