Question

17．某學習小組的同學采用如圖1所示實驗裝置驗證動能定理．圖中A為小車，B為打點計時器，一端帶有定滑輪的足夠長的木板水平放置，C為彈簧測力計，不計繩與滑輪間的摩擦．靜止釋放小車后在打出的紙帶上取計數(shù)點，已知相鄰兩計數(shù)點的時間間隔為0.1s，并測量出兩段長度如圖2，若測出小車質(zhì)量為0.2kg，選擇打2、4兩點時小車的運動過程來研究，可得打2點時小車的動能為0.004J；打4點時，小車的動能為0.016J；該同學讀出彈簧秤的讀數(shù)為0.25N，由W_F=F•x₂₄算出拉力對小車做功為0.03J；計算結果明顯不等于該過程小車動能增加量，超出實驗誤差的正常范圍．你認為誤差的主要原因是小車運動過程要克服阻力做功．

Answer 1

分析 根據(jù)勻變速直線運動的推論求出打2、4點時小車的速度，然后求出小車的動能；根據(jù)實驗數(shù)據(jù)應用功的計算公式求出功；實驗時要平衡摩擦力，否則小車運動時要克服摩擦力做功，增大實驗誤差．

解答 解：計數(shù)點間的距離：4.00cm=0.0400m，8.00cm=0.0800m，
打點2時小車的速度：v₂=$\frac{0.0400}{2×0.1}$=0.2m/s，動能：E_K2=$\frac{1}{2}$mv₂²=$\frac{1}{2}$×0.2×0.2²=0.004J；
打點4時小車的速度：v₄=$\frac{0.0800}{2×0.1}$=0.4m/s，動能：E_K4=$\frac{1}{2}$mv₄²=$\frac{1}{2}$×0.2×0.4²=0.016J；
拉力對小車做功：W_F=F•x₂₄=0.25×（4.00+8.00）×10^-2=0.03J；
由圖示實驗裝置可知，沒有破壞摩擦力，小車所受合力明顯小于細線的拉力，
由于要克服阻力做功，因此拉力做的功明顯不等于該過程小車動能增加量；
故答案為：0.004；0.016；0.03；小車運動過程要克服阻力做功．

點評 本題考查了實驗數(shù)據(jù)處理，根據(jù)勻變速直線運動的推論：做勻變速直線運動的物體在某段時間內(nèi)的平均速度等于中間時刻的瞬時速度求出小車的速度是解題的關鍵．