Question

某同學(xué)在實驗室用如圖甲所示的裝置來研究牛頓第二定律和有關(guān)做功的問題．
（1）為了盡可能減少摩擦力的影響，計時器最好選用

電火花式計時器

（填“電磁式打點計時器”或“電火花式計時器”），同時需要將長木板的右端墊高，直到在沒有沙桶拖動下，小車拖動紙帶穿過計時器時能

勻速運動

．
（2）在

M＞＞m

條件下，可以認為繩對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）在此試驗中，此同學(xué)先接通計時器的電源，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，A、B、C為過程中的三個相鄰的計數(shù)點，相鄰的計數(shù)點之間有四個點沒有標出，有關(guān)數(shù)據(jù)如圖乙，則小車的加速度為

0.95

m/s²，打B點時小車的動能為E_K=

0.50

J，從開始運動到打擊B點時，繩的拉力對小車做功W=

0.51

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

摩擦沒有能完全抵消 或 沙與沙桶的重力大于繩的拉力

．

Answer 1

分析：（1）電火花計時器摩擦小，誤差��；平衡摩擦力后，小車不受拉力時勻速運動；
（2）在砂桶質(zhì)量遠小于小車質(zhì)量的情況下，可以近似認為小車受到的拉力等于砂桶受到的重力；實驗要注意控制變量法的應(yīng)用；
（3）做勻變速運動的物體在某段時間內(nèi)的平均速度等于該段時間中間時刻的瞬時速度；做勻變速運動的物體在相鄰的相等時間間隔內(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）電火花計時器摩擦小，誤差小；平衡摩擦力后，小車不受拉力時勻速運動；
（2）砂桶質(zhì)量遠小于小車質(zhì)量的條件下，可以認為繩對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，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，動能E_K=

1

2

mv²=0.50J
繩對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）電火花式計時器，勻速運動；
（2）M＞＞m，小車的質(zhì)量；
（3）0.95，0.50，0.51；
（4）摩擦沒有能完全抵消 或 沙與沙桶的重力大于繩的拉力．

點評：要知道驗證牛頓第二定律實驗和驗證動能定理實驗的注意事項，要會處理實驗數(shù)據(jù)，能根據(jù)打出的紙帶求出物體的加速度、物體的瞬時速度、動能增加量、合力的功．