Question

15．某實驗小組利用如圖甲所示的裝置探究“動能定理”．圖中小車內(nèi)可放置砝碼，實驗中，小車被制動停止時，鉤碼尚未到達地面，打點計時器的工作頻率為50Hz．
（1）實驗的部分步驟如下：
①實驗前先將長木板右端適當墊高，使小車剛好能沿木板勻速下滑；
②在小車中放入砝碼，讓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；
③將小車停在靠近打點計時器處，先接通電源，后釋放小車，小車拖動紙帶運動，打點計時器在紙帶上打下一系列點，關閉電源；
④改變鉤碼或小車中砝碼的數(shù)量，更換紙帶，重復③的操作．
（2）如圖乙所示是某次實驗得到的一條紙帶，在紙帶上選擇起始點O及多個計數(shù)點A、B、C、D、E、…，可獲得各計數(shù)點刻度值x，求出對應時刻小車的瞬時速度v，則D點對應的刻度值為x_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(shù)量時得到的數(shù)據(jù)．其中M是小車質(zhì)量M₁與小車中砝碼質(zhì)量m之和，|v₂²-v₁²|是紙帶上某兩點速度的平方差，可以據(jù)此計算出動能變化量△E_k；F是鉤碼所受重力的大小，W是以上兩點間F所做的功．

次數(shù)	M/kg	|v22-v12|/（m2/s-2）	△Ek/J	F/N	W/J
1	0.500	0.76	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(shù)據(jù)可以看出，W總是大于△E_k，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．

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）實驗前應當先平衡摩擦力，將長木板右端適當墊高，使小車剛好能沿木板勻速下滑；
（2）由圖可讀取數(shù)據(jù)，根據(jù)圖中D點對應的刻度在8.10～8.20大約中間的位置，可估讀為：8.15cm，
D點的瞬時速度等于CE的平均速度，由圖可得，CE的距離為：4.30cm，解得：${v}_{D}=\frac{CE}{△t}=\frac{4.30×1{0}^{-2}}{0.08}=0.54m/s$，
（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，所以鉤碼的重力大于小車實際受到的拉力造成了誤差．
故答案為：（1）將長木板右端適當墊高，使小車剛好能沿木板勻速下滑；（2）8.15；0.54；（3）鉤碼的重力大于小車實際受到的拉力造成了誤差．

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