Question

18．某同學(xué)為探究“恒力做功與物體動(dòng)能改變的關(guān)系”，設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)，他的操作步驟是：

①擺好實(shí)驗(yàn)裝置如圖．
②將質(zhì)量為200g的小車(chē)?yán)�到打點(diǎn)計(jì)時(shí)器附近，并按住小車(chē)．
③在質(zhì)量為10g、30g、50g的三種鉤碼中，他挑選了一個(gè)質(zhì)量為50g的鉤碼掛在拉線(xiàn)P上
④釋放小車(chē)，打開(kāi)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源，打出一條紙帶．
（1）在多次重復(fù)實(shí)驗(yàn)得到的紙帶中取出較為滿(mǎn)意的一條，經(jīng)測(cè)量、計(jì)算，得到如下數(shù)據(jù)：
a．第一個(gè)點(diǎn)到第N個(gè)點(diǎn)的距離為40.0cm．
b．打下第N點(diǎn)時(shí)小車(chē)的速度大小為1.00m/s．
該同學(xué)將鉤碼的重力當(dāng)作小車(chē)所受的拉力，算出拉力對(duì)小車(chē)做的功為0.196J，小車(chē)動(dòng)能的增量為0.100J．
（2）此次實(shí)驗(yàn)探究結(jié)果，他沒(méi)能得到“恒力對(duì)物體做的功，等于物體動(dòng)能的增量”，且誤差很大，顯然，在實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程中忽視了各種產(chǎn)生誤差的因素．請(qǐng)你根據(jù)該同學(xué)的實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程幫助分析一下，造成較大誤差的主要原因是（至少說(shuō)出兩種可能）：沒(méi)有平衡摩擦力，小車(chē)質(zhì)量沒(méi)有遠(yuǎn)大于鉤碼質(zhì)量．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)重力當(dāng)做小車(chē)所受的拉力和鉤碼下降的距離可以求出拉力對(duì)小車(chē)做的功大小，根據(jù)小車(chē)在N點(diǎn)的速度可以求出小車(chē)動(dòng)能的增量；
（2）該實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生誤差的主要原因一是鉤碼重力大小并不等于繩子拉力的大小，二是沒(méi)有平衡摩擦力．

解答 解：（1）從打下第一點(diǎn)到打下第N點(diǎn)拉力對(duì)小車(chē)做的功：
W=mgs=0.05×9.8×0.4=0.196J；
小車(chē)的動(dòng)能增量為：△E_k=$\frac{1}{2}$Mv²=$\frac{1}{2}$×0.2×1²=0.100J．  
（2）由于實(shí)驗(yàn)時(shí)沒(méi)有平衡摩擦力，小車(chē)的質(zhì)量沒(méi)有遠(yuǎn)大于鉤碼的質(zhì)量，所以實(shí)驗(yàn)誤差較大．
故答案為：（1）0.196；0.100；  （2）沒(méi)有平衡摩擦力，小車(chē)質(zhì)量沒(méi)有遠(yuǎn)大于鉤碼質(zhì)量．

點(diǎn)評(píng) 明確實(shí)驗(yàn)原理往往是解決實(shí)驗(yàn)問(wèn)題的關(guān)鍵，該實(shí)驗(yàn)的一些操作和要求與探究力、加速度、質(zhì)量之間關(guān)系的實(shí)驗(yàn)類(lèi)似可以類(lèi)比學(xué)習(xí)．