Question

15．某探究小組利用如圖甲所示的裝置來探究動(dòng)能定理，將一打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在斜面上端，一小車拖著穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶從斜面上滑下．圖乙是打出的一條紙帶點(diǎn)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(diǎn)計(jì)時(shí)器在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的交流電頻率為50Hz，則可計(jì)算出打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在打下d點(diǎn)時(shí)，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(cè)得小車的質(zhì)量為M，斜面傾角為θ，還計(jì)算了打點(diǎn)計(jì)時(shí)在打下b點(diǎn)時(shí)小車的速度大小v_b，已知當(dāng)?shù)刂亓λ俣葹間．利用從b點(diǎn)到d點(diǎn)的過程來探究動(dòng)能定理，應(yīng)該判斷Mgsinθ（S_bc+S_cd）和$\frac{1}{2}M{{v}_5hzpl7f}^{2}-\frac{1}{2}M{{v}_}^{2}$是否相等（用題中的物理量符號(hào)表示）．本實(shí)驗(yàn)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(shí)間內(nèi)的平均速度等于瞬時(shí)速度求出d點(diǎn)的瞬時(shí)速度，通過驗(yàn)證動(dòng)能的增加量和重力勢(shì)能的減小量是否相等驗(yàn)證機(jī)械能守恒，由于小車與斜面間存在摩擦阻力作用實(shí)驗(yàn)存在誤差．

解答 解：圖中兩個(gè)點(diǎn)之間的時(shí)間T=4t=4×0.02=0.08s，利用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論有：
v_d=$\frac{{c}_{ce}}{2T}=\frac{0.16+0.1856}{2×0.08}=2.16m/s$．
若動(dòng)能的增加量和重力勢(shì)能的減小量相等，機(jī)械能守恒，重力勢(shì)能的減小量為：
△E_P=Mgsinθ（S_bc+S_cd），
動(dòng)能的增加量為：${△E}_{K}=\frac{1}{2}M{{v}_1n7tltv}^{2}-\frac{1}{2}M{{v}_}^{2}$．
則驗(yàn)證Mgsinθ（S_bc+S_cd）和$\frac{1}{2}M{{v}_vtnlnpv}^{2}-\frac{1}{2}M{{v}_}^{2}$是否相等即可．
本實(shí)驗(yàn)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）；$\frac{1}{2}M{{v}_7z5rxv7}^{2}-\frac{1}{2}M{{v}_}^{2}$；小車與斜面間存在摩擦阻力作用．

點(diǎn)評(píng) 該題主要考查了在驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中，如何應(yīng)用運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律、功能關(guān)系去處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的能力，在平時(shí)訓(xùn)練中要加強(qiáng)基礎(chǔ)規(guī)律的綜合應(yīng)用．