Question

【題目】如圖甲所示，某組同學借用“探究a與F、m之間的定量關系”的相關實驗思想、原理及操作，進行“研究合外力做功和動能變化的關系”的實驗：

(1)為達到平衡阻力的目的，取下細繩及托盤，通過調整墊片的位置，改變長木板傾斜程度，根據打出的紙帶判斷小車是否做________運動．

(2)連接細繩及托盤，放入砝碼，通過實驗得到圖乙所示的紙帶．紙帶上O為小車運動起始時刻所打的點，選取時間間隔為0.1 s的相鄰計數點A、B、C、D、E、F、G.實驗時小車所受拉力為0.2 N，小車的質量為0.2 kg.

請計算小車所受合外力做的功W和小車動能的變化ΔEk，補填表中空格(結果保留至小數點后第四位).

	O－B	O－C	O－D	O－E	O－F
W/J	0.043 2	0.057 2	0.073 4	0.091 5
ΔEk/J	0.043 0	0.057 0	0.073 4	0.090 7

分析上述數據可知：在實驗誤差允許的范圍內W＝ΔEk，與理論推導結果一致．

(3)實驗前已測得托盤質量為7.7×10－3 kg，實驗時該組同學放入托盤中的砝碼質量應為________ kg.(g取9.8 m/s2，結果保留至小數點后第三位)

Answer 1

【答案】(1)勻速直線(或勻速)　(2)0.111 5　0.110 5 (3)0.015

【解析】(1)若已平衡摩擦力，則小車在木板上做勻速直線運動．

(2)從紙帶上的O點到F點，W＝F·＝0.2×0.557 5 J＝0.111 5 J，打F點時速度vF＝＝m/s＝1.051 m/s

ΔEk＝Mv＝×0.2×1.0512J≈0.110 5 J.

(3)打B點時小車的速度為

vB＝＝m/s＝0.655 5 m/s

所以小車的加速度a＝＝m/s2≈0.99 m/s2

小車所受的拉力F＝(m0＋m)(g－a)，所以盤中砝碼的質量m＝－m0＝kg－7.7×10－3 kg≈0.015 kg.