Question

15．某課外活動(dòng)小組利用力傳感器和位移傳感器進(jìn)一步探究變力作用下的“動(dòng)能定理”．圖（甲）所示，他們用力傳感器通過定滑輪直接拉固定在小車上的細(xì)繩，測(cè)出拉力F；用位移傳感器測(cè)出小車的位移s和瞬時(shí)速度v．已知小車質(zhì)量為200g．

（1）某次實(shí)驗(yàn)得出拉力F隨位移s變化規(guī)律如圖（乙）所示，速度v隨位移s變化規(guī)律如圖（丙）所示，數(shù)據(jù)如表格．利用所得的F-s圖象，求出s=0.30m到0.52m過程中變力F做功W=0.18J，此過程動(dòng)能的變化△E_K=0.17J（保留2位有效數(shù)字）．

s/m	F/N	v/m•s-1
0.30	1.00	0.00
0.31	0.99	0.31
0.32	0.95	0.44
0.35	0.91	0.67
0.40	0.81	0.93
0.45	0.74	1.10
0.52	0.60	1.30

（2）指出下列情況可減小實(shí)驗(yàn)誤差的操作是BC（填選項(xiàng)前的字母，可能不止一個(gè)選項(xiàng)）
A．使拉力F要遠(yuǎn)小于小車的重力
B．實(shí)驗(yàn)時(shí)要先平衡摩擦力
C．要使細(xì)繩與滑板表面平行．

Answer 1

分析 ①根據(jù)F-s圖象s=0.30m和0.52m所對(duì)應(yīng)的力的大小，由于力是均勻變化的，根據(jù)$\frac{{F}_{1}+{F}_{2}}{2}$求出F的平均值，然后即可求出功的大��；在速度v隨位移s變化圖象上求出s=0.30m時(shí)的速度大小和s=0.52m時(shí)的速度大小，即可求出動(dòng)能的變化；
②當(dāng)平衡了摩擦力和細(xì)繩與滑板表面平行時(shí)，繩子上的拉力才等于小車所受合外力．

解答 解：①根據(jù)F-s圖象圖象可知，當(dāng)s₁=0.30m時(shí)，F(xiàn)₁=1.00N，s₂=0.52m時(shí)，F(xiàn)₂=0.60N，
因此：W=$\frac{{F}_{1}+{F}_{2}}{2}$（s₂-s₁）=0.18J，
速度v隨位移s變化圖象可知：
s₁=0.30m，v₁=0，s₂=0.52m時(shí)，v₂=1.30m/s，
△E_K=$\frac{1}{2}m{{v}_{2}}^{2}$$-\frac{1}{2}m{{v}_{1}}^{2}$=0.17J
②該實(shí)驗(yàn)中不是利用懸掛的重物的重力表示繩子的拉力，而是直接測(cè)量出繩子的拉力，因此不需要使拉力F要遠(yuǎn)小于小車的重力，故A錯(cuò)誤；
當(dāng)平衡了摩擦力和細(xì)繩與滑板表面平行時(shí)，繩子上的拉力才等于小車所受合外力，故BC正確；
故選BC．
故答案為：（1）0.18；0.17；
（2）BC．

點(diǎn)評(píng) 該實(shí)驗(yàn)在原來的基礎(chǔ)上有所改進(jìn)和創(chuàng)新，只要明確了其實(shí)驗(yàn)原理，正確應(yīng)用基本物理知識(shí)即可正確解答．