Question

（2013?四川）如圖1所示，某組同學(xué)借用“探究a與F、m之間的定量關(guān)系”的相關(guān)實(shí)驗(yàn)思想、原理及操作，進(jìn)行“研究合外力做功和動能變化的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)：

①為達(dá)到平衡阻力的目的，取下細(xì)繩及托盤，通過調(diào)整墊片的位置，改變長木板傾斜程度，根據(jù)打出的紙帶判斷小車是否做

勻速直線

運(yùn)動．
②連接細(xì)繩及托盤，放人砝碼，通過實(shí)驗(yàn)得到圖2所示的紙帶．紙帶上0為小車運(yùn)動起始時(shí)刻所打的點(diǎn)，選取時(shí)間間隔為0.1s的相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)A、B、C、D、E、F、G．實(shí)驗(yàn)時(shí)小車所受拉力為0.2N，小車的質(zhì)量為0.2kg．
請計(jì)算小車所受合外力做的功W和小車動能的變化△E_k，補(bǔ)填表中空格（結(jié)果保留至小數(shù)點(diǎn)后第四位）．

	O-B	O-C	O-D	O-E	O-F
W/J	0.0432	0.0572	0.0734	0.0915	0.1115
△Ek/J	0.0430	0.0570	0.0734	0.0907	0.1105

分析上述數(shù)據(jù)可知：在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)W=△E_k，與理論推導(dǎo)結(jié)果一致．
③實(shí)驗(yàn)前已測得托盤質(zhì)量為7.7×10^-3kg，實(shí)驗(yàn)時(shí)該組同學(xué)放入托盤中的砝碼質(zhì)量應(yīng)為

0.015

kg（g取9.8m/s²，結(jié)果保留至小數(shù)點(diǎn)后第三位）．

Answer 1

分析：①為保證拉力等于小車受到的合力，需平衡摩擦力；
②合力的功等于拉力與位移的乘積；F點(diǎn)速度等于EG段的平均速度，求解出速度后再求解動能；
③對砝碼盤和砝碼整體從O到F過程運(yùn)用動能定理列式求解即可．

解答：解：①為保證拉力等于小車受到的合力，需平衡摩擦力，即將長木板左端適當(dāng)墊高，輕推小車，小車做勻速直線運(yùn)動；
②拉力的功為：W=F?x_OF=0.2N×0.5575m=0.1115J；
F點(diǎn)的瞬時(shí)速度為：vF=

OG-OE

2T

=

0.6677m-0.4575m

2×0.1s

=1.051m/s；
故F點(diǎn)的動能為：EKF=

1

2

m

v

2 F

=

1

2

×0.2×1.0512J=0.1105J；
③砝碼盤和砝碼整體受重力和拉力，從O到F過程運(yùn)用動能定理，有：[（M+m）g-F]x_OF=E_KF；
代入數(shù)據(jù)解得：m=0.015kg；
故答案為：①勻速直線；   ②0.1115，0.1105；  ③0.015．

點(diǎn)評：本題關(guān)鍵是明確實(shí)驗(yàn)原理，會通過紙帶求解速度和加速度，不難．