Question

【題目】如圖所示，某實(shí)驗(yàn)小組借用“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置，進(jìn)行“研究合外力做功和動(dòng)能變化的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)：

(1)使小車(chē)在砝碼和托盤(pán)的牽引下運(yùn)動(dòng)，以此定量探究細(xì)繩拉力做功與小車(chē)動(dòng)能變化的關(guān)系．

①實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備了打點(diǎn)計(jì)時(shí)器及配套的電源、導(dǎo)線(xiàn)、復(fù)寫(xiě)紙及圖所示的器材．若要完成該實(shí)驗(yàn)，必需的實(shí)驗(yàn)器材還有_________和_________．

②為達(dá)到平衡摩擦力的目的，取下細(xì)繩和托盤(pán)，通過(guò)調(diào)節(jié)墊片的位置，改變長(zhǎng)木板傾斜程度，根據(jù)打出的紙帶判斷小車(chē)是否做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)．

③實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)，先調(diào)節(jié)木板上定滑輪的高度，使?fàn)恳�小�?chē)的細(xì)繩與木板平行．這樣做的目的是______(填字母代號(hào))．

A．避免小車(chē)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中發(fā)生抖動(dòng) 　　B．可使打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打出的點(diǎn)跡清晰

C．可以保證小車(chē)最終能夠?qū)崿F(xiàn)勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng) 　　D．可在平衡摩擦力后使細(xì)繩拉力等于小車(chē)受的合力

(2)連接細(xì)繩及托盤(pán)，放入砝碼，通過(guò)實(shí)驗(yàn)得到下圖所示的紙帶．紙帶上O為小車(chē)運(yùn)動(dòng)起始時(shí)刻所打的點(diǎn)，選取時(shí)間間隔為0.1 s的相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)A、B、C、D、E、F、G.

實(shí)驗(yàn)時(shí)測(cè)得小車(chē)的質(zhì)量為M＝200 g，小車(chē)所受細(xì)繩的拉力為F＝0.2 N．各計(jì)數(shù)點(diǎn)到O的距離為s，對(duì)應(yīng)時(shí)刻小車(chē)的瞬時(shí)速度為v，小車(chē)所受拉力做的功為W，小車(chē)動(dòng)能的變化為ΔEk.請(qǐng)補(bǔ)填表中空格(結(jié)果保留小數(shù)點(diǎn)后四位)．這兩個(gè)數(shù)分別是_______ ；___________.

計(jì)數(shù)點(diǎn)	s/m	v/(m·s－1)	v2/(m2·s－2)	W/J	ΔEk/J
A	0.1550	0.5560	0.3091	0.0310	0.0309
B	0.2160	0.6555	0.4297	0.0432	0.0430
C	0.2861	0.7550	0.5700	0.0572	0.0570
D	0.3670	0.8570	0.7344	0.0734	0.0734
E	0.4575	0.9525	0.9073
F	0.5575	1.051	1.105	0.1115	0.1105
G	0.6677	1.150	1.323	0.1335	0.1323

分析上述數(shù)據(jù)可知：在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi) ________________________．

(3)這個(gè)小組在之前的一次實(shí)驗(yàn)中分析發(fā)現(xiàn)拉力做功總是要比小車(chē)動(dòng)能增量明顯大一些．這一情況可能是下列哪些原因造成的 ____________(填字母代號(hào))．

A．在接通電源的同時(shí)釋放了小車(chē)

B．小車(chē)釋放時(shí)離打點(diǎn)計(jì)時(shí)器太近

C．平衡摩擦力時(shí)長(zhǎng)木板傾斜程度不夠

D．平衡摩擦力時(shí)長(zhǎng)木板傾斜程度過(guò)大

(4)實(shí)驗(yàn)小組進(jìn)一步討論認(rèn)為可以通過(guò)繪制v2－s圖線(xiàn)來(lái)分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)．請(qǐng)根據(jù)表中各計(jì)數(shù)點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在圖中標(biāo)出對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)點(diǎn)，并畫(huà)出v2－s圖線(xiàn)．分析v2－s圖線(xiàn)為一條通過(guò)原點(diǎn)的直線(xiàn)，直線(xiàn)的斜率如果在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)等于理論值，也可以得出相同的結(jié)論．這種方案中直線(xiàn)斜率表達(dá)式為k＝___________ (用題目中相關(guān)物理量字母表示)．

Answer 1

【答案】天平刻度尺D0.09150.0907細(xì)繩拉力做功等于小車(chē)動(dòng)能變化_C

【解析】

(1)①根據(jù)本實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)原理，合外力所做的功等于動(dòng)能的變化量，通過(guò)研究紙帶來(lái)研究小車(chē)的速度，利用天平測(cè)量小車(chē)的質(zhì)量，利用砝碼的重力代替小車(chē)的合外力，所以需要刻度尺來(lái)測(cè)量紙帶上點(diǎn)的距離和用天平測(cè)得小車(chē)的質(zhì)量，即還需要刻度尺，天平(帶砝碼)；

②為達(dá)到平衡摩擦力的目的，取下細(xì)繩和托盤(pán)，通過(guò)調(diào)節(jié)墊片的位置，改變長(zhǎng)木板傾斜程度，根據(jù)打出的紙帶判斷小車(chē)是否做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)；

③實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，為減少誤差，提高實(shí)驗(yàn)的精確度，他先調(diào)節(jié)木板上定滑輪的高度，使?fàn)恳�小�?chē)的細(xì)繩與木板平行，目的是消除摩擦帶來(lái)的誤差，即平衡摩擦力后，使細(xì)繩的拉力等于小車(chē)的合力，故D項(xiàng)正確．

(2)W＝mgs＝0.2×0.4575 J＝0.0915 J，ΔEk＝mv2＝×0.2×0.9073 J＝0.0907 J，

分析上述數(shù)據(jù)可知：在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)，細(xì)繩拉力做的功等于小車(chē)動(dòng)能的變化．

(3)他將鉤碼重力做的功當(dāng)做細(xì)繩拉力做的功，經(jīng)多次實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)拉力做功總是要比小車(chē)動(dòng)能增量大一些，從功能關(guān)系看出：該實(shí)驗(yàn)一定有轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的機(jī)械能，即實(shí)驗(yàn)中存在摩擦力沒(méi)有被平衡掉，故C項(xiàng)正確．

(4)根據(jù)表中各計(jì)數(shù)點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在圖中標(biāo)出對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)點(diǎn)，并畫(huà)出v2－s圖線(xiàn)．

v2－s圖線(xiàn)為一條通過(guò)原點(diǎn)的直線(xiàn)，直線(xiàn)的斜率如果在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)等于理論值，也可以得出相同的結(jié)論．

根據(jù)，則這種方案中直線(xiàn)斜率表達(dá)式為k＝.