Question

8．某物理小組利用如圖甲所示的裝置進(jìn)行“研究合外力做功和動(dòng)能變化的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)．試分析下列問(wèn)題：

（1）為平衡小車在實(shí)驗(yàn)中受到的摩擦力，可取下細(xì)繩及托盤，通過(guò)調(diào)整墊片位置，改變長(zhǎng)木板傾斜程度，根據(jù)打出的紙帶判斷小車是否做勻速運(yùn)動(dòng)（選填“勻速”或“勻加速”）．
（2）圖乙是實(shí)驗(yàn)中選出的一條紙帶，O點(diǎn)為小車運(yùn)動(dòng)起始時(shí)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．他們通過(guò)計(jì)算得出本次實(shí)驗(yàn)中小車所受細(xì)線拉力為0.2N，測(cè)出小車質(zhì)量為0.2kg，請(qǐng)完成下列問(wèn)題：
①當(dāng)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下計(jì)數(shù)點(diǎn)F點(diǎn)時(shí)，合外力對(duì)小車做的功為W=0.1115J，小車動(dòng)能的變化量△E_k=0.1105J（計(jì)算結(jié)果均保留四位有效數(shù)字）．
②他們計(jì)算出打點(diǎn)計(jì)時(shí)器分別打下B、C、D、E、F五個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)，合外力對(duì)小車做的功W以及小車相應(yīng)的動(dòng)能變化量△E_k，最后得到了如圖丙所示的W-△E_k圖象．根據(jù)圖象可知：在實(shí)驗(yàn)誤差范圍內(nèi)，合外力對(duì)小車做的功等于（選填“大于”、“等于”或“小于”）小車動(dòng)能的變化量．

Answer 1

分析 （1）小車做勻速直線運(yùn)動(dòng)，相等時(shí)間內(nèi)的位移相等；
（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(dòng)能；

解答 解：（1）為保證拉力等于小車受到的合力，需平衡摩擦力，當(dāng)紙帶上每2個(gè)點(diǎn)之間的距離相等時(shí)，小車做勻速直線運(yùn)動(dòng)；
（2）①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：${v}_{F}=\frac{{x}_{EG}}{2T}=\frac{0.6677-0.4575}{0.2}$=1.051m/s；
故F點(diǎn)的動(dòng)能為${E}_{K}=\frac{1}{2}m{{v}_{F}}^{2}=\frac{1}{2}×0.2{×1.051}^{2}$=0.1105J
小車動(dòng)能的變化量△E_k=E_K-0=0.1105J
②根據(jù)圖丙所示的W-△E_k圖象可知：在實(shí)驗(yàn)誤差范圍內(nèi)，合外力對(duì)小車做的功等于小車動(dòng)能的變化量．
故答案為：（1）勻速；（2）①0.1115；0.1105；②等于

點(diǎn)評(píng) 本題關(guān)鍵是明確實(shí)驗(yàn)原理，會(huì)通過(guò)紙帶求解速度，注意掌握求功的表達(dá)式，及單位統(tǒng)一與有效數(shù)字的保留．