Question

【題目】某同學(xué)為探究“合力做功與物體動(dòng)能改變的關(guān)系”，設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)，他的操作步驟是：

①按圖擺好實(shí)驗(yàn)裝置，其中小車質(zhì)量M＝0.20 kg，鉤碼總質(zhì)量m＝0.05 kg。

②釋放小車，然后接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源(電源頻率為f＝50 Hz)，打出一條紙帶。

(1)他在多次重復(fù)實(shí)驗(yàn)得到的紙帶中取出自認(rèn)為滿意的一條，如圖所示。

把打下的第一點(diǎn)記作0，然后依次取若干個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)未畫出，用厘米刻度尺測(cè)得各計(jì)數(shù)點(diǎn)到0點(diǎn)距離分別為d1＝0.0041 m，d2＝0.055 m，d3＝0.167 m，d4＝0.256 m，d5＝0.360 m，d6＝0.480 m…，他把鉤碼重力(當(dāng)?shù)刂亓�加速�?/span>g＝9.8 m/s2)作為小車所受合力算出打下0點(diǎn)到打下第5點(diǎn)合力做功W＝________________J(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)，把打下第5點(diǎn)時(shí)小車動(dòng)能作為小車動(dòng)能的改變量，算得Ek＝________________J(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)。

(2)此次實(shí)驗(yàn)探究的結(jié)果，他沒能得到“合力對(duì)物體做的功等于物體動(dòng)能的增量”，且誤差很大。通過反思，他認(rèn)為產(chǎn)生誤差的原因如下，其中正確的是________________。

A．鉤碼質(zhì)量太大，使得合力對(duì)物體做功的測(cè)量值比真實(shí)值偏大太多

B．沒有平衡摩擦力，使得合力對(duì)物體做功的測(cè)量值比真實(shí)值偏大太多

C．釋放小車和接通電源的次序有誤，使得動(dòng)能增量的測(cè)量值比真實(shí)值偏小

D．沒有使用最小刻度為毫米的刻度尺測(cè)距離也是產(chǎn)生此誤差的重要原因

Answer 1

【答案】0.176 J 0.125 J AB

【解析】

（1）將砝碼重力當(dāng)作小車所受合外力，根據(jù)功的定義可以正確解答，根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)中時(shí)間中點(diǎn)的瞬時(shí)速度等于該過程中的平均速度可以求出第5個(gè)點(diǎn)的速度大小，進(jìn)一步求出其動(dòng)能大�。�

（2）實(shí)驗(yàn)誤差主要來自兩個(gè)方面一是由實(shí)驗(yàn)原理不完善導(dǎo)致的系統(tǒng)誤差，一是由數(shù)據(jù)測(cè)量如測(cè)量距離等導(dǎo)致的偶然誤差，可以從這兩個(gè)方面進(jìn)行分析．

解答：解：（1）根據(jù)題意物體所受合外力為：F=mg=0.05×9.8=0.49N，

根據(jù)功的定義可知：W=Fs=mgh=0.176J；

根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)中時(shí)間中點(diǎn)的瞬時(shí)速度等于該過程中的平均速度可以求出第5個(gè)點(diǎn)的速度大小為：

v=(d6-d4)/2T

（其中T=5×1/f=5/f）

動(dòng)能公式為：Ek=

mv2/2= Mf2(d6-d4)2/200

故答案為：0.176；Mf2(d6-d4)2/200

（2）A、設(shè)繩子上拉力為F，對(duì)小車根據(jù)牛頓第二定律有：

對(duì)小車：F=Ma ①

對(duì)鉤碼有：mg-F=ma ②

F=" mgM/(M+m)=" mg/(1+m/M)

，由此可知當(dāng)M＞＞m時(shí)，鉤碼的重力等于繩子的拉力，因此當(dāng)鉤碼質(zhì)量太大時(shí)，會(huì)造成較大誤差，故A正確；

B、實(shí)驗(yàn)中要進(jìn)行平衡摩擦力操作，若沒有平衡摩擦力直接將鉤碼重力做的功當(dāng)做小車合外力做的功，會(huì)造成較大誤差，故B正確；

C、釋放小車和接通電源的順序有誤，影響打點(diǎn)多少，不一定會(huì)使動(dòng)能的測(cè)量偏小，故C錯(cuò)誤；

D、距離的測(cè)量產(chǎn)生的誤差不是該實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的主要誤差，故D錯(cuò)誤．

故選AB．