Question

11．某同學為探究“合力做功與物體動能改變的關系”，設計了如下實驗，他的操作步驟是：
①按圖1擺好實驗裝置，其中小車質量M=0.20kg，鉤碼總質量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f=50Hz），打出一條紙帶．

（1）他在多次重復實驗得到的紙帶中取出自認為滿意的一條，如圖2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d₁=0.004m，d₂=0.055m，d₃=0.167m，d₄=0.256m，d₅=0.360m，d₆=0.480m…，他把鉤碼重力（當?shù)刂亓�加速度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=0.176 J（結果保留三位有效數(shù)字），把打下第5點時的小車動能作為小車動能的改變量，算得E_k=0.125J．（結果保留三位有效數(shù)字）
（2）此次實驗探究的結果，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AB．
A．鉤碼質量太大，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．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)下降的高度求出合力做功的大小，根據(jù)某段時間內的平均速度等于中間時刻的瞬時速度得出點5的瞬時速度，從而得出動能的該變量．
（2）實驗誤差主要來自兩個方面一是由實驗原理不完善導致的系統(tǒng)誤差，一是由數(shù)據(jù)測量如測量距離等導致的偶然誤差，可以從這兩個方面進行分析．

解答 解：（1）小車所受合力做功W=mgd₅=0.05×9.8×0.360=0.176 J，
點5的瞬時速度${v}_{5}=\frac{epna9ed_{6}-9rt49ch_{4}}{2T}=\frac{0.480-0.256}{0.2}m/s$=1.12m/s，
則${E}_{k}=\frac{1}{2}M{{v}_{5}}^{2}=\frac{1}{2}×0.2×1.1{2}^{2}$=0.125J．
（2）鉤碼向下加速運動時，細繩的拉力比鉤碼重力小，且鉤碼質量越大，這種差別越大，故A正確；
本實驗應平衡小車的摩擦力，這樣繩的拉力所做的功才近似等于小車動能的改變量，若未平衡摩擦力，誤差會很大，故B正確；
C、釋放小車和接通電源的次序有誤，對紙帶的有效使用有影響，對探究功和動能變化關系沒有影響，故C錯誤．
D、沒有使用最小刻度為毫米的刻度尺測距離，測量是有誤差，但是誤差不是很大，故D錯誤．
故選：AB．
故答案為：（1）0.176，0.125J  （2）AB．

點評 明確實驗原理往往是解決實驗問題的關鍵，該實驗的一些操作和要求與探究力、加速度、質量之間關系的實驗類似可以類比學習．