Question

9．某實驗小組采用如圖所示的裝置探究“動能定理”．圖中小車內可放置砝碼，實驗中，小車碰到制動裝置時，鉤碼尚未到達地面，打點計時器工作頻率為50Hz．

（1）實驗的部分步驟如下：
①在小車中放入砝碼，把紙帶穿過打點計時器，連在小車后端，用細線連接小車和鉤碼；
②將小車停在打點計時器附近，先接通電源，后放開小車，小車拖動紙帶，打點計時器在紙帶上打下一列點，關閉電源；
③改變鉤碼或小車中砝碼的數量，更換紙帶，重復②的操作．
（2）如圖乙是某次實驗得到的一條紙帶，在紙帶上選擇起始點0及多個計數點A、B、C、D、E、…，可獲得各計數點刻度值s，求出對應時刻小車的瞬時速度V，則D點對應的刻度值為s_D=8.15cm，D點對應的速度大小為v_D=0.54m/s．
（3）下表是某同學在改變鉤碼或小車中砝碼的數量時得到的數據．其中M是小車質量M₁與小車中砝碼質量m之和，|v₂²-vv₁²|是紙帶上某兩點的速度的平方差，可以據此計算出動能變化量△E；F是鉤碼所受重力的大小，W是在以上兩點間F所作的功．

次數	M/kg	|v22-vv12|/（m2•s-2）	△E/J	F/N	W/J
1	0.500	0.760	0.190	0.490	0.210
2	0.500	1.65	0.413	0.980	0.430
3	0.500	2.40	0.600	1.470	0.630
4	1.000	2.40	1.200	2.450	1.240
5	1.000	2.84	1.420	2.940	1.470

由上表數據可以看出，W總是大于△E，其主要原因是；鉤碼的重力大于小車實際受到的拉力造成了誤差，還有沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足．

Answer 1

分析 （1）該實驗中，用繩子的拉力代替小車受到的合力，應在實驗前平衡摩擦力．
（2）由圖可以讀取D點的刻度，注意估讀．由D點的速度等于CE的平均速度，由圖可讀取CE的距離，然后可以算出平均速度．
（3）本實驗中，用鉤碼所受重力代替小車受到的合力，而實際上鉤碼的重力大于小車實際受到的拉力

解答 解：（1）②將小車停在打點計時器附近，先接通電源，后放開小車，小車拖動紙帶，打點計時器在紙帶上打下一列點，關閉電源．
（2）由圖示刻度尺可知，其分度值為1mm，D點對應的刻度值：s_D=8.15cm，
D點的瞬時速度等于CE的平均速度v_D=$\frac{CE}{4T}$=$\frac{0.1040-0.0605}{4×0.02}$≈0.54m/s；
（3）本實驗中，用鉤碼所受重力代替小車受到的合力，而實際上鉤碼的重力大于小車實際受到的拉力，鉤碼的重力大于小車實際受到的拉力造成了誤差；
除此之外，實驗前沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足也會造成W_總是大于△E．
故答案為：（1）先接通電源；后放開小車；（2）8.15；0.54；（3）沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足．

點評 本題需要掌握好實驗步驟，數據得讀取和速度的計算，一般設計紙帶問題，重要的就是數據讀取和速度的計算，因此這兩個知識點要掌握熟練．