Question

7．某同學(xué)為探究動(dòng)能定理，設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)，他的操作步驟如下：

（1）按圖甲擺好實(shí)驗(yàn)裝置，其中小車(chē)質(zhì)量M=0.20kg，鉤碼總質(zhì)量m=0.05kg．
（2）釋放小車(chē)，然后接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源（電源頻率為f=50Hz），打出一條紙帶．
（3）他在多次重復(fù)實(shí)驗(yàn)得到的紙帶中取出自認(rèn)為滿意的一條，如圖一乙所示，把打下的第一點(diǎn)記做O，然后依次取若干個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)未畫(huà)出，用厘米刻度尺測(cè)得各計(jì)數(shù)點(diǎn)到O點(diǎn)距離分別為d₁=0.041m，d₂=0.055m，d₃=0.167m，d₄=0.256m，d₅=0.360m，d₆=0.480m…，他把鉤碼重力（當(dāng)?shù)刂亓�加速度g=10m/s²）作為小車(chē)所受合力，算出打下O點(diǎn)到打下第5點(diǎn)合力做功W=0.180 J（結(jié)果保留三位有效數(shù)字），用正確的公式E_k=$\frac{m{f}^{2}{{（d}_{6}-yr4pyrj_{4}）}^{2}}{200}$（用相關(guān)數(shù)據(jù)前字母列式）把打下第5點(diǎn)時(shí)小車(chē)的動(dòng)能作為小車(chē)動(dòng)能的改變量，算得E_k=0.125J．
（4）此次試驗(yàn)探究的結(jié)果，他沒(méi)能得到“合力對(duì)物體做的功等于物體動(dòng)能的增量”，且誤差很大．通過(guò)反思，他認(rèn)為產(chǎn)生誤差的原因是把鉤碼的重力當(dāng)成了小車(chē)的合力；實(shí)驗(yàn)前沒(méi)有平衡摩擦力；（只要寫(xiě)出兩條主要原因即可）

Answer 1

分析 （1）將砝碼重力當(dāng)作小車(chē)所受合外力，根據(jù)功的定義可以正確解答，根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)中時(shí)間中點(diǎn)的瞬時(shí)速度等于該過(guò)程中的平均速度可以求出第5個(gè)點(diǎn)的速度大小，進(jìn)一步求出其動(dòng)能大�。�
（2）實(shí)驗(yàn)誤差主要來(lái)自兩個(gè)方面一是由實(shí)驗(yàn)原理不完善導(dǎo)致的系統(tǒng)誤差，一是由數(shù)據(jù)測(cè)量如測(cè)量距離等導(dǎo)致的偶然誤差，可以從這兩個(gè)方面進(jìn)行分析．

解答 解：（3）①?gòu)拇騉點(diǎn)到打5點(diǎn)這一過(guò)程中合力做功：
W=Fs=mgh=mgd₅=0.05×10×0.360=0.180J；
②做勻變速直線運(yùn)動(dòng)中時(shí)間中點(diǎn)的瞬時(shí)速度等于該過(guò)程中的平均速度，
打第5個(gè)點(diǎn)的速度：v₅=$\frac{4hysmmo_{6}-5gno8oh_{4}}{10T}=\frac{{f（d}_{6}-5aaabtl_{4}）}{10}$，
此時(shí)動(dòng)能為：
${E}_{K}=\frac{1}{2}m{{v}_{5}}^{2}=\frac{m{f}^{2}{（d}_{6}-kueh5rl_{4}）^{2}}{200}$．
（4）把鉤碼的重力當(dāng)成了小車(chē)的合力；實(shí)驗(yàn)前沒(méi)有平衡摩擦力；沒(méi)有使用最小刻度為毫米的刻度尺測(cè)距離等都會(huì)造成實(shí)驗(yàn)誤差．
故答案為：
（3）0.180J，$\frac{m{f}^{2}{{（d}_{6}-yloyh4y_{4}）}^{2}}{200}$；
（4）把鉤碼的重力當(dāng)成了小車(chē)的合力；實(shí)驗(yàn)前沒(méi)有平衡摩擦力；沒(méi)有使用最小刻度為毫米的刻度尺測(cè)距離（任意兩條）．

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)．