Question

18．某同學(xué)用如圖1所示的實(shí)驗(yàn)裝置探究小車動(dòng)能變化與合力對(duì)它所做功的關(guān)系．圖中A為小車，連接在小車后面的紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器B的限位孔，它們均置于水平放置的一端帶有定滑輪足夠長的木板上，C為彈簧測(cè)力計(jì)，P為小桶（內(nèi)有沙子），不計(jì)繩與滑輪的摩擦．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打下一系列點(diǎn)．該同學(xué)在一條比較理想的紙帶上，從點(diǎn)跡清楚的某點(diǎn)開始記為0點(diǎn)，順次選取5個(gè)點(diǎn)，分別測(cè)量這5個(gè)點(diǎn)到0之間的距離，并計(jì)算出它們與0點(diǎn)之間的速度平方差△v²（△v²=v²-v₀²），填入下表：

點(diǎn)跡	x/cm	△v2/（m2•s-2）
0	-	-
1	1.60	0.04
2	3.60	0.09
3	6.00	0.15
4	7.00	0.18
5	9.20	0.23

（1）使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)應(yīng)先接通電源然后放開紙帶
（2）請(qǐng)以△v²為縱坐標(biāo)，以x為橫坐標(biāo)在坐標(biāo)圖2中作出△v²-x圖象．若測(cè)出小車質(zhì)量為0.2kg，結(jié)合圖象可求得小車所受合力的大小為0.25N
（3）本實(shí)驗(yàn)中是否必須滿足小桶（含內(nèi)部沙子）的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量否（填是或否）
（4）若該同學(xué)通過計(jì)算發(fā)現(xiàn)小車所受合力小于彈簧測(cè)力計(jì)讀數(shù)，明顯超出實(shí)驗(yàn)誤差的正常范圍．你認(rèn)為主要原因是未平衡摩擦力．

Answer 1

分析 （1）使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)應(yīng)先接通電源再放開紙帶；
（2）由圖中數(shù)據(jù)描點(diǎn)可以做出圖象．根據(jù)圖象用直線將點(diǎn)相連，誤差較大的點(diǎn)舍去；結(jié)合動(dòng)能定理的表達(dá)式分析圖象的可得出圖象中有關(guān)合外力表達(dá)式；
（3）由圖示實(shí)驗(yàn)可知，小車所受拉力可以由測(cè)力計(jì)測(cè)出，據(jù)此分析答題；
（4）實(shí)驗(yàn)中將拉力作為了合力，但若不平衡摩擦力，則會(huì)造成較大的誤差

解答 解：（1）使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)應(yīng)先接通電源然后放開紙帶．
（2）根據(jù)表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系內(nèi)描出對(duì)應(yīng)的點(diǎn)，然后作出圖象如圖所示：

（2）由動(dòng)能定理可得：W=Fx=$\frac{1}{2}$mv²-$\frac{1}{2}$mv₀²=$\frac{1}{2}$m（v²-v₀²），
△v²=$\frac{2F}{m}$x，則可知圖象的斜率等于$\frac{2F}{m}$，由圖可知，圖象的斜率為2.5；合外力F=0.25N；
（3）由圖示圖象可知，小車所受拉力可以由彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出，本實(shí)驗(yàn)中不需要必須滿足小桶（含內(nèi)部沙子）的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量．
（4）實(shí)驗(yàn)中是將物體的重力充當(dāng)了小車的拉力，由于小車受到桌面的摩擦力，故會(huì)使合力小于物體的重力，造成較大的誤差，故應(yīng)未平衡摩擦力（或小車受到的摩擦阻力的影響）．措施是把木板不帶定滑輪的那一端適當(dāng)墊高，以平衡摩擦力．
故答案為：（1）接通電源然后放開紙帶；（2）圖象如圖所示；0.25；（3）否；（4）未平衡摩擦力．

點(diǎn)評(píng) 對(duì)于實(shí)驗(yàn)的考查應(yīng)要注意實(shí)驗(yàn)的原理，通過原理體會(huì)實(shí)驗(yàn)中的數(shù)據(jù)處理方法及儀器的選擇；有條件的最好親手做一下實(shí)驗(yàn)．