Question

【題目】如圖所示，某實驗小組借用“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實驗裝置，進行“探究合外力做功和動能變化的關(guān)系”的實驗：

（1）使小車在砝碼和托盤的牽引下運動，以此定量探究細繩拉力做功與小車動能變化的關(guān)系。

①實驗準備了打點計時器及配套的電源、導(dǎo)線、復(fù)寫紙及圖所示的器材。若要完成該實驗，必需的實驗器材還有_________________。

②為達到平衡摩擦力的目的，取下細繩和托盤，通過調(diào)節(jié)墊片的位置，改變長木板傾斜程度，根據(jù)打出的紙帶判斷小車是否做勻速直線運動。

③實驗開始時，先調(diào)節(jié)木板上定滑輪的高度，使牽引小車的細繩與木板平行。這樣做的目的是____（填字母代號）。

A．避免小車在運動過程中發(fā)生抖動

B．可使打點計時器在紙帶上打出的點跡清晰

C．可以保證小車最終能夠?qū)崿F(xiàn)勻速直線運動

D．可在平衡摩擦力后使細繩拉力等于小車受的合力

（2）連接細繩及托盤，放入砝碼，通過實驗得到圖所示的紙帶。紙帶上O為小車運動起始時刻所打的點，選取時間間隔為0.1s的相鄰計數(shù)點A，B，C，D，E，F(xiàn)，G。

實驗時測得小車的質(zhì)量為M=200g，小車所受細繩的拉力為F=0.2N。各計數(shù)點到O的距離為s，對應(yīng)時刻小車的瞬時速度為v，小車所受拉力做的功為W，小車動能的變化為。請補填表中空格（結(jié)果保留小數(shù)點后四位）。這兩個數(shù)分別是

____________ ；_____________；

分析上述數(shù)據(jù)可知：在實驗誤差允許的范圍內(nèi)__________________________________。

（3）這個小組在之前的一次實驗中分析發(fā)現(xiàn)拉力做功總是要比小車動能增量明顯大一些。這一情況可能是下列哪些原因造成的______________（填字母代號）。

A．在接通電源的同時釋放了小車

B．小車釋放時離打點計時器太近

C．平衡摩擦力時長木板傾斜程度不夠

D．平衡摩擦力時長木板傾斜程度過大

（4）實驗小組進一步討論認為可以通過繪制圖線來分析實驗數(shù)據(jù)。請根據(jù)表中各計數(shù)點的實驗數(shù)據(jù)在圖中標出對應(yīng)的坐標點，并畫出圖線。如圖 ____________

分析圖線為一條通過原點的直線，直線的斜率如果在實驗誤差允許的范圍內(nèi)等于理論值，也可以得出相同的結(jié)論。這種方案中直線斜率表達式為k=____________（用題目中相關(guān)物理量字母表示）。

Answer 1

【答案】 （1）天平 、刻度尺 D （2）0.0915 0.0907 細繩拉力做功等于小車動能變化 （3）C （4）

【解析】（1）①根據(jù)本實驗的實驗原理，合外力所做的功等于動能的變化量，通過研究紙帶來研究小車的速度，利用天平測量小車的質(zhì)量，利用砝碼的重力代替小車的合外力，所以需要刻度尺來測量紙帶上點的距離和用天平測得小車的質(zhì)量，即還需要刻度尺，天平（帶砝碼）；②為達到平衡摩擦力的目的，取下細繩和托盤，通過調(diào)節(jié)墊片的位置，改變長木板傾斜程度，根據(jù)打出的紙帶判斷小車是否做勻速直線運動；③實驗過程中，為減少誤差，提高實驗的精確度，他先調(diào)節(jié)木板上定滑輪的高度，使牽引小車的細繩與木板平行，目的是消除摩擦帶來的誤差，即平衡摩擦力后，使細繩的拉力等于小車的合力，故D項正確。

（2） ，

，

分析上述數(shù)據(jù)可知：在實驗誤差允許的范圍內(nèi)，細繩拉力做的功等于小車動能的變化。

（3）他將鉤碼重力做的功當(dāng)做細繩拉力做的功，經(jīng)多次實驗發(fā)現(xiàn)拉力做功總是要比小車動能增量大一些，從功能關(guān)系看出：該實驗一定有轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的機械能，即實驗中有存在摩擦力沒有被平衡掉，故C項正確。

（4）根據(jù)表中各計數(shù)點的實驗數(shù)據(jù)在圖中標出對應(yīng)的坐標點，并畫出 圖線。

圖線為一條通過原點的直線，直線的斜率如果在實驗誤差允許的范圍內(nèi)等于理論值，也可以得出相同的結(jié)論。根據(jù) ，則這種方案中直線斜率表達式為 。