Question

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

①擺好實驗裝置如圖．
②將質(zhì)量為200g的小車拉到打點計時器附近，并按住小車．
③在質(zhì)量為10g、30g、50g的三種鉤碼中，他挑選了一個質(zhì)量為50g的鉤碼掛在拉線P上
④釋放小車，打開打點計時器的電源，打出一條紙帶．
（1）在多次重復(fù)實驗得到的紙帶中取出較為滿意的一條，經(jīng)測量、計算，得到如下數(shù)據(jù)：
a．第一個點到第N個點的距離為40.0cm．
b．打下第N點時小車的速度大小為1.00m/s．
該同學(xué)將鉤碼的重力當(dāng)作小車所受的拉力，算出拉力對小車做的功為0.196J，小車動能的增量為0.100J．
（2）此次實驗探究結(jié)果，他沒能得到“恒力對物體做的功，等于物體動能的增量”，且誤差很大，顯然，在實驗探究過程中忽視了各種產(chǎn)生誤差的因素．請你根據(jù)該同學(xué)的實驗操作過程幫助分析一下，造成較大誤差的主要原因是（至少說出兩種可能）：沒有平衡摩擦力，小車質(zhì)量沒有遠大于鉤碼質(zhì)量．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)重力當(dāng)做小車所受的拉力和鉤碼下降的距離可以求出拉力對小車做的功大小，根據(jù)小車在N點的速度可以求出小車動能的增量；
（2）該實驗產(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，二是沒有平衡摩擦力．

解答 解：（1）從打下第一點到打下第N點拉力對小車做的功：
W=mgs=0.05×9.8×0.4=0.196J；
小車的動能增量為：△E_k=$\frac{1}{2}$Mv²=$\frac{1}{2}$×0.2×1²=0.100J．  
（2）由于實驗時沒有平衡摩擦力，小車的質(zhì)量沒有遠大于鉤碼的質(zhì)量，所以實驗誤差較大．
故答案為：（1）0.196；0.100；  （2）沒有平衡摩擦力，小車質(zhì)量沒有遠大于鉤碼質(zhì)量．

點評 明確實驗原理往往是解決實驗問題的關(guān)鍵，該實驗的一些操作和要求與探究力、加速度、質(zhì)量之間關(guān)系的實驗類似可以類比學(xué)習(xí)．