Question

11．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1擺好實(shí)驗(yàn)裝置，其中小車質(zhì)量M=0.20kg，鉤碼總質(zhì)量m=0.05kg．
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=50Hz），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2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(huà)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=0.004m，d₂=0.055m，d₃=0.167m，d₄=0.256m，d₅=0.360m，d₆=0.480m…，他把鉤碼重力（當(dāng)?shù)刂亓�加速度g=9.8m/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=0.176 J（結(jié)果保留三位有效數(shù)字），把打下第5點(diǎn)時(shí)的小車動(dòng)能作為小車動(dòng)能的改變量，算得E_k=0.125J．（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(méi)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(guò)反思，他認(rèn)為產(chǎn)生誤差的原因如下，其中正確的是AB．
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(méi)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(méi)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

分析 （1）根據(jù)下降的高度求出合力做功的大小，根據(jù)某段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度得出點(diǎn)5的瞬時(shí)速度，從而得出動(dòng)能的該變量．
（2）實(shí)驗(yàn)誤差主要來(lái)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）小車所受合力做功W=mgd₅=0.05×9.8×0.360=0.176 J，
點(diǎn)5的瞬時(shí)速度${v}_{5}=\frac{embizqe_{6}-pype5dm_{4}}{2T}=\frac{0.480-0.256}{0.2}m/s$=1.12m/s，
則${E}_{k}=\frac{1}{2}M{{v}_{5}}^{2}=\frac{1}{2}×0.2×1.1{2}^{2}$=0.125J．
（2）鉤碼向下加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，細(xì)繩的拉力比鉤碼重力小，且鉤碼質(zhì)量越大，這種差別越大，故A正確；
本實(shí)驗(yàn)應(yīng)平衡小車的摩擦力，這樣繩的拉力所做的功才近似等于小車動(dòng)能的改變量，若未平衡摩擦力，誤差會(huì)很大，故B正確；
C、釋放小車和接通電源的次序有誤，對(duì)紙帶的有效使用有影響，對(duì)探究功和動(dòng)能變化關(guān)系沒(méi)有影響，故C錯(cuò)誤．
D、沒(méi)有使用最小刻度為毫米的刻度尺測(cè)距離，測(cè)量是有誤差，但是誤差不是很大，故D錯(cuò)誤．
故選：AB．
故答案為：（1）0.176，0.125J  （2）AB．

點(diǎn)評(píng) 明確實(shí)驗(yàn)原理往往是解決實(shí)驗(yàn)問(wèn)題的關(guān)鍵，該實(shí)驗(yàn)的一些操作和要求與探究力、加速度、質(zhì)量之間關(guān)系的實(shí)驗(yàn)類似可以類比學(xué)習(xí)．