Question

15．某探究小組利用如圖甲所示的裝置來探究動能定理，將一打點計時器固定在斜面上端，一小車拖著穿過打點計時器的紙帶從斜面上滑下．圖乙是打出的一條紙帶點跡清晰的一段，量得S_ab=10.88cm，S_bc=13.45cm，S_cd=16.00cm，S_de=18.56cm．已知打點計時器在打點計時器使用的交流電頻率為50Hz，則可計算出打點計時器在打下d點時，小車的速度大小v_d=2.16m/s．將斜面做得盡可能光滑，把小車所受重力沿斜面的分力作為小車受到的合力，測得小車的質量為M，斜面傾角為θ，還計算了打點計時在打下b點時小車的速度大小v_b，已知當?shù)刂亓λ俣葹間．利用從b點到d點的過程來探究動能定理，應該判斷Mgsinθ（S_bc+S_cd）和$\frac{1}{2}M{{v}_rlpnl93}^{2}-\frac{1}{2}M{{v}_}^{2}$是否相等（用題中的物理量符號表示）．本實驗產(chǎn)生誤差的主要原因有小車與斜面間存在摩擦阻力作用（寫出一條主要原因）．

Answer 1

分析 根據(jù)在極短時間內的平均速度等于瞬時速度求出d點的瞬時速度，通過驗證動能的增加量和重力勢能的減小量是否相等驗證機械能守恒，由于小車與斜面間存在摩擦阻力作用實驗存在誤差．

解答 解：圖中兩個點之間的時間T=4t=4×0.02=0.08s，利用勻變速直線運動的推論有：
v_d=$\frac{{c}_{ce}}{2T}=\frac{0.16+0.1856}{2×0.08}=2.16m/s$．
若動能的增加量和重力勢能的減小量相等，機械能守恒，重力勢能的減小量為：
△E_P=Mgsinθ（S_bc+S_cd），
動能的增加量為：${△E}_{K}=\frac{1}{2}M{{v}_ojsltfv}^{2}-\frac{1}{2}M{{v}_}^{2}$．
則驗證Mgsinθ（S_bc+S_cd）和$\frac{1}{2}M{{v}_d3frqa8}^{2}-\frac{1}{2}M{{v}_}^{2}$是否相等即可．
本實驗產(chǎn)生誤差的主要原因是由于小車與斜面間存在摩擦阻力作用．
故答案為：（1）2.16，Mgsinθ（S_bc+S_cd）；$\frac{1}{2}M{{v}_xbkxllx}^{2}-\frac{1}{2}M{{v}_}^{2}$；小車與斜面間存在摩擦阻力作用．

點評 該題主要考查了在驗證機械能守恒定律的實驗中，如何應用運動學規(guī)律、功能關系去處理實驗數(shù)據(jù)的能力，在平時訓練中要加強基礎規(guī)律的綜合應用．