Question

5．某同學(xué)用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置探究合外力對小車所做功與它動(dòng)能變化的關(guān)系．圖中A為小車，連接在小車后面的紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器B的限位孔，它們均置于水平放置的一端帶有定滑輪的足夠長的木板上，C為彈簧測力計(jì)，不計(jì)繩與滑輪的摩擦．實(shí)驗(yàn)時(shí)，先接通電源再松開小車，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打下一系列點(diǎn)．

①該同學(xué)在一條比較理想的紙帶上，從點(diǎn)跡清楚的某點(diǎn)開始記為O點(diǎn)，順次選取5個(gè)點(diǎn)，分別測量這5個(gè)點(diǎn)到O之間的距離，并計(jì)算出它們與O點(diǎn)之間的速度平方差△v²（△v²=v²-v₀²），填入下表：

點(diǎn)跡	s/cm	△v 2/m2•s-2
O	/	/
1	1.60	0.04
2	3.60	0.09
3	6.00	0.15
4	7.00	0.18
5	9.20	0.23

請以△v²為縱坐標(biāo)，以s為橫坐標(biāo)在方格紙中作出△v²-s圖象．若測出小車質(zhì)量為0.2kg，結(jié)合圖象可求得小車所受合外力的大小為0.24N．
②實(shí)驗(yàn)中該同學(xué)發(fā)現(xiàn)測力計(jì)讀數(shù)大于通過計(jì)算得到的小車所受的合外力，明顯超出實(shí)驗(yàn)誤差的正常范圍．你認(rèn)為主要原因是沒有平衡摩擦力．

Answer 1

分析 ①根據(jù)圖象用直線將點(diǎn)相連，誤差較大的點(diǎn)舍去；結(jié)合動(dòng)能定理的表達(dá)式分析圖象的可得出圖象中有關(guān)合外力表達(dá)式；
②實(shí)驗(yàn)中將拉力作為了合力，但若不平衡摩擦力，則會(huì)造成較大的誤差．

解答 解：①根據(jù)表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系內(nèi)描出對應(yīng)點(diǎn)，根據(jù)描出的點(diǎn)作出圖象如圖所示：

由動(dòng)能定理可得：W=Fx=$\frac{1}{2}$mv²-$\frac{1}{2}$mv₀²=$\frac{1}{2}$m（v²-v₀²），
整理得：△v²=$\frac{2F}{m}$，圖象的斜率：k=$\frac{2F}{m}$=$\frac{0.24}{10×1{0}^{-2}}$=2.4，合外力：F=$\frac{1}{2}$mk=$\frac{1}{2}$×0.2×2.4=0.24N；
②實(shí)驗(yàn)中是將物體的重力充當(dāng)了小車的拉力，由于小車受到桌面的摩擦力，故會(huì)使合力小于物體的重力，造成較大的誤差．
故答案為：①圖象如圖所示；0.24； ②沒有平衡摩擦力．

點(diǎn)評 對于實(shí)驗(yàn)的考查應(yīng)要注意實(shí)驗(yàn)的原理，通過原理體會(huì)實(shí)驗(yàn)中的數(shù)據(jù)處理方法及儀器的選擇；有條件的最好親手做一下實(shí)驗(yàn)．