Question

【題目】為驗證“拉力做功與物體動能改變的關(guān)系”，某同學(xué)到實驗室找到下列器材：長木板(一端帶定滑輪)、電磁打點計時器、質(zhì)量為200g的小車、質(zhì)量分別為10g、30g和50g的鉤碼、細(xì)線、學(xué)生電源(有“直流”和“交流”檔).該同學(xué)進(jìn)行下列操作

A.組裝實驗裝置，如圖a所示

B.將質(zhì)量為M=200g的小車?yán)�到打點計時器附近，并按住小車

C選用m=50g的鉤碼掛在拉線的掛鉤P上

D釋放小車，接通打點計時器的電源，打出一條紙帶

E在多次重復(fù)實驗得到的紙帶中選出一條點跡清晰的紙帶，如圖b所示

F.進(jìn)行數(shù)據(jù)采集與處理

(1)進(jìn)行實驗時，學(xué)生電源應(yīng)選擇用交流檔

(2)該同學(xué)將紙帶上打的第一個點標(biāo)為“0”，且認(rèn)為打“0”時小車的速度為零，其后依次標(biāo)出計數(shù)點1、2、3、4、5、6(相鄰兩個計數(shù)點間還有四個點未畫)，各計數(shù)點間的時間間隔為0.ls，如圖b所示。該同學(xué)測量出計數(shù)點0到計數(shù)點3、4、5的距離，并標(biāo)在圖b上。設(shè)對應(yīng)計算點的速度為v3、v4、v5。則在打計數(shù)點4時，小車的速度大小為v4=_________m/s；如果將鉤碼的重力在數(shù)值上當(dāng)作小車所受的拉力，則在打計數(shù)點0到4的過程中，拉力對小車做的功為__________J，小車的動能的增量為__________J(取重力加速度g=9.8m/s2，結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)

(3)由(2)中數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，該同學(xué)并沒有能夠得到“拉力對物體做的功等于物體動能增量”的結(jié)論，他認(rèn)為產(chǎn)生這種實驗結(jié)果的主要原因之一是：沒有平衡摩擦力；原因之二是：沒考慮_____動能的增加(選填“鉤碼”或“小車”)；原因之三是：平衡摩擦力之后，重力大小并不等于繩子拉力的大小，請你寫出繩子上拉力大小的表達(dá)式F=_________。

Answer 1

【答案】0.58； 0.059； 0.034； 鉤碼；

【解析】

(2)根據(jù)勻變速直線運動中時間中點的速度等于該過程中的平均速度，相鄰的兩個計數(shù)點間的時間間隔為T=0.1s

得：v4=m/s=0.58m/s，

在打計數(shù)點0到4的過程中，拉力對小車做的功為：W=mgs=0.05×9.8×0.12=0.059J；

小車的動能增量為：△EK= J=0.034J;

(3)系統(tǒng)重力勢能的減小量等于小車和鉤碼增加的動能之和，沒考慮鉤碼增加的動能也是造成誤差的主要原因一；

平衡摩擦力后，鉤碼重力大小并不等于繩子拉力的大小，設(shè)繩子上拉力為F，對小車根據(jù)牛頓第二定律有：

F=Ma…①

對砂桶和砂有：mgF=ma…②

F=mg，