Question

某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)室用如圖甲所示的裝置來(lái)研究牛頓第二定律和有關(guān)做功的問(wèn)題．
（1）為了盡可能減少摩擦力的影響，計(jì)時(shí)器最好選用

電火花式計(jì)時(shí)器

（填“電磁式打點(diǎn)計(jì)時(shí)器”或“電火花式計(jì)時(shí)器”），同時(shí)需要將長(zhǎng)木板的右端墊高，直到在沒(méi)有沙桶拖動(dòng)下，小車拖動(dòng)紙帶穿過(guò)計(jì)時(shí)器時(shí)能

勻速運(yùn)動(dòng)

．
（2）在

M＞＞m

條件下，可以認(rèn)為繩對(duì)小車的拉力近似等于沙和沙桶的總重力，在控制

小車的質(zhì)量

不變的情況下，可以探究加速度與合力的關(guān)系．
（3）在此試驗(yàn)中，此同學(xué)先接通計(jì)時(shí)器的電源，再放開紙帶，如圖7是在m=100g，M=1kg情況下打出的一條紙帶，O為起點(diǎn)，A、B、C為過(guò)程中的三個(gè)相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)之間有四個(gè)點(diǎn)沒(méi)有標(biāo)出，有關(guān)數(shù)據(jù)如圖乙，則小車的加速度為

0.95

m/s²，打B點(diǎn)時(shí)小車的動(dòng)能為E_K=

0.50

J，從開始運(yùn)動(dòng)到打擊B點(diǎn)時(shí)，繩的拉力對(duì)小車做功W=

0.51

J．（保留2位有效數(shù)字）（g=9.8m/s²）
（4）在第（3）中繩的拉力對(duì)小車做功W和小車獲得的動(dòng)能E_K不相等，請(qǐng)你舉出導(dǎo)致不等的可能原因

摩擦沒(méi)有能完全抵消 或 沙與沙桶的重力大于繩的拉力

．

Answer 1

分析：（1）電火花計(jì)時(shí)器摩擦小，誤差小；平衡摩擦力后，小車不受拉力時(shí)勻速運(yùn)動(dòng)；
（2）在砂桶質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量的情況下，可以近似認(rèn)為小車受到的拉力等于砂桶受到的重力；實(shí)驗(yàn)要注意控制變量法的應(yīng)用；
（3）做勻變速運(yùn)動(dòng)的物體在某段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于該段時(shí)間中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度；做勻變速運(yùn)動(dòng)的物體在相鄰的相等時(shí)間間隔內(nèi)的位于之差是定值，△x=at²，據(jù)此求出紙帶的加速度；
（4）誤差原因在于摩擦沒(méi)有能完全抵消 或 沙與沙桶的重力大于繩的拉力

解答：解：（1）電火花計(jì)時(shí)器摩擦小，誤差小；平衡摩擦力后，小車不受拉力時(shí)勻速運(yùn)動(dòng)；
（2）砂桶質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量的條件下，可以認(rèn)為繩對(duì)小車的拉力近似等于沙和沙桶的總重力；
探究加速度與合力的關(guān)系時(shí)，應(yīng)控制小車的質(zhì)量不變，改變拉力大小，看加速度與力間有什么關(guān)系；
（3）由△s=aT²，解得a=0.95m/s²
V_B=

AC

2T

=1m/s，動(dòng)能E_K=

1

2

mv²=0.50J
繩對(duì)小車的拉力近似等于沙和沙桶的總重力，W=mgh=0.51J
（4）摩擦沒(méi)有能完全抵消 或 沙與沙桶的重力大于繩的拉力
故答案為：（1）電火花式計(jì)時(shí)器，勻速運(yùn)動(dòng)；
（2）M＞＞m，小車的質(zhì)量；
（3）0.95，0.50，0.51；
（4）摩擦沒(méi)有能完全抵消 或 沙與沙桶的重力大于繩的拉力．

點(diǎn)評(píng)：要知道驗(yàn)證牛頓第二定律實(shí)驗(yàn)和驗(yàn)證動(dòng)能定理實(shí)驗(yàn)的注意事項(xiàng)，要會(huì)處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，能根據(jù)打出的紙帶求出物體的加速度、物體的瞬時(shí)速度、動(dòng)能增加量、合力的功．