Question

【題目】某中學的實驗小組為了“探究功與速度變化的關系”，該小組的同學設計了如圖所示的實驗，其中小車的質量為，待選擇的鉤碼的質量分別為10 g、30 g、50 g，并進行了如下的操作。

I.按照如圖所示的示意圖，組裝好實驗器材；

II.用手拿著小車，且使小車靠近打點計時器；

III.從其中選擇一個合適的鉤碼，并將其掛在細繩的一端；

IV.將手松開，使小車由靜止釋放，接通電源使打點計時器正常工作，并打出了一條點跡清晰的紙帶。

回答下列問題。

(1)為了減小實驗誤差，本實驗操作前有一個操作步驟必不可少，該操作為_____________，補充好該步驟，并將小車由靜止釋放后，為了使小車所受的拉力近似地等于鉤碼的重力，應選用的鉤碼質量為____________。

(2)該小組的同學通過改變小車的質量，來改變小車獲得的速度，并將多次操作得到的數據進行了記錄，進而分析重力的功與小車的速度關系。如果某次操作中，所掛的鉤碼的質量為10 g，小車和小車內鉤碼的質量為2000g，打出的紙帶如圖所示：（重力加速度）

①通過測量可知之間的距離為40.0cm。

②則鉤碼的重力所做的功為____________J，此時小車的速度為_______________m/s。

(3)在以上的操作中_____________（填步驟前的序號）有明顯的錯誤，應如何改動________________。

Answer 1

【答案】平衡摩擦力 10 g 0.04 0.2 IV 操作時應先接通電源，待打點計時器工作穩定后再釋放小車

【解析】

(1)[1]為了減小該實驗的誤差，應消除摩擦力對本實驗的影響，因此操作前應平衡長木板的摩擦力，即小車自身重力沿斜面的分力與滑動摩擦力等大反向。

[2]對鉤碼應用牛頓第二定律

對小車

兩式相比解得繩子拉力

為了滿足小車所受的拉力近似地等于鉤碼的重力，應使鉤碼的質量遠小于小車的質量，因此選用質量為10g的鉤碼。

(2)[3]細繩的拉力等于鉤碼的重力

則鉤碼的重力對小車做的功

[4]對小車，由牛頓第二定律可知

則此時小車的速度為

(3)[5]第IV步有明顯的錯誤。

[6]操作時應先接通電源，待打點計時器工作穩定后再釋放小車。