Question

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)，他的操作步驟是：
①按圖擺好實(shí)驗(yàn)裝置，其中小車(chē)質(zhì)量M=0.20kg，鉤碼總質(zhì)量m=0.05kg．



②釋放小車(chē)，然后接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源（電源頻率為f=50Hz），打出一條紙帶．
（1）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=0.41m，d₂=0.055m，d₃=0.167m，d₄=0.256m，d₅=0.360m，d₆=0.480m…，他把鉤碼重力（當(dāng)?shù)刂亓�加速度g=9.8m/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E_k=______（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)動(dòng)能作為小車(chē)動(dòng)能的改變量，算得E_k=0.125J．
（2）此次實(shí)驗(yàn)探究的結(jié)果，他沒(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，他認(rèn)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(duì)物體做功的測(cè)量值比真實(shí)值偏大太多
B．沒(méi)有平衡摩擦力，使得合力對(duì)物體做功的測(cè)量值比真實(shí)值偏大太多
C．釋放小車(chē)和接通電源的次序有誤，使得動(dòng)能增量的測(cè)量值比真實(shí)值偏小
D．沒(méi)有使用最小刻度為毫米的刻度尺測(cè)距離也是產(chǎn)生此誤差的重要原因．

Answer 1

（1）根據(jù)題意物體所受合外力為：F=mg=0.05×9.8=0.49N，
根據(jù)功的定義可知：W=Fs=mgh=0.176J；
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：
v=

d6-d4

2T

（其中T=5×

1

f

=

5

f

）
動(dòng)能公式為：E_k=

1

2

mv2=

Mf2

200

(d6-d4)2
故答案為：0.176；

Mf2

200

(d6-d4)2
（2）A、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=Ma    ①
對(duì)鉤碼有：mg-F=ma   ②
F=

mgM

M+m

=

mg

1+ m M

，由此可知當(dāng)M＞＞m時(shí)，鉤碼的重力等于繩子的拉力，因此當(dāng)鉤碼質(zhì)量太大時(shí)，會(huì)造成較大誤差，故A正確；
B、實(shí)驗(yàn)中要進(jìn)行平衡摩擦力操作，若沒(méi)有平衡摩擦力直接將鉤碼重力做的功當(dāng)做小車(chē)合外力做的功，會(huì)造成較大誤差，故B正確；
C、釋放小車(chē)和接通電源的順序有誤，影響打點(diǎn)多少，不一定會(huì)使動(dòng)能的測(cè)量偏小，故C錯(cuò)誤；
D、距離的測(cè)量產(chǎn)生的誤差不是該實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的主要誤差，故D錯(cuò)誤．
故選AB．