Question

（2013?四川）如图1所示，某组同学借用“探究a与F、m之间的定量关系”的相关实验思想、原理及操作，进行“研究合外力做功和动能变化的关系”的实验：

①为达到平衡阻力的目的，取下细绳及托盘，通过调整垫片的位置，改变长木板倾斜程度，根据打出的纸带判断小车是否做

匀速直线

运动．
②连接细绳及托盘，放人砝码，通过实验得到图2所示的纸带．纸带上0为小车运动起始时刻所打的点，选取时间间隔为0.1s的相邻计数点A、B、C、D、E、F、G．实验时小车所受拉力为0.2N，小车的质量为0.2kg．
请计算小车所受合外力做的功W和小车动能的变化△E_k，补填表中空格（结果保留至小数点后第四位）．

	O-B	O-C	O-D	O-E	O-F
W/J	0.0432	0.0572	0.0734	0.0915	0.1115
△Ek/J	0.0430	0.0570	0.0734	0.0907	0.1105

分析上述数据可知：在实验误差允许的范围内W=△E_k，与理论推导结果一致．
③实验前已测得托盘质量为7.7×10^-3kg，实验时该组同学放入托盘中的砝码质量应为

0.015

kg（g取9.8m/s²，结果保留至小数点后第三位）．

Answer 1

分析：①为保证拉力等于小车受到的合力，需平衡摩擦力；
②合力的功等于拉力与位移的乘积；F点速度等于EG段的平均速度，求解出速度后再求解动能；
③对砝码盘和砝码整体从O到F过程运用动能定理列式求解即可．

解答：解：①为保证拉力等于小车受到的合力，需平衡摩擦力，即将长木板左端适当垫高，轻推小车，小车做匀速直线运动；
②拉力的功为：W=F?x_OF=0.2N×0.5575m=0.1115J；
F点的瞬时速度为：vF=

OG-OE

2T

=

0.6677m-0.4575m

2×0.1s

=1.051m/s；
故F点的动能为：EKF=

1

2

m

v

2 F

=

1

2

×0.2×1.0512J=0.1105J；
③砝码盘和砝码整体受重力和拉力，从O到F过程运用动能定理，有：[（M+m）g-F]x_OF=E_KF；
代入数据解得：m=0.015kg；
故答案为：①匀速直线；   ②0.1115，0.1105；  ③0.015．

点评：本题关键是明确实验原理，会通过纸带求解速度和加速度，不难．