Question

7．某课外活动小组利用力传感器和位移传感器进一步探究变力作用下的“动能定理”．如图（甲）所示，他们用力传感器通过定滑轮直接拉固定在小车上的细绳，测出拉力F₁用位移传感器测出小车的位移x和瞬时速度v．已知小车质量为200g．

（1）某次实验得到数据如表所示，v-x图象已经画出，如图（乙）所示，请根据表格中数据在坐标纸内图（丙）中画出F-x图象，并求出x=0.30m到0.52m过程中变力F做功W=0.18J，此过程动能的变化量△EK=0.17J（保留2位有效数字）．

s/m	F/N	v/m•s-1
0.30	1.00	0.00
0.31	0.99	0.31
0.32	0.95	0.44
0.35	0.91	0.67
0.40	0.81	0.93
0.45	0.74	1.10
0.52	0.60	1.30

（2）指出下列情况可减小实验误差的操作是CD（填选项前的字母，可能不止一个正确选项）
A．使拉力F要远小于小车的重力    B．使拉力F要远大于小车的重力
C．实验时要先平衡摩擦力         D．要使细绳与滑板表面平行．

Answer 1

分析 根据F-s图象s=0.30m和0.52m所对应的力的大小，由于力是均匀变化的，根据$\frac{{F}_{1}{+F}_{2}}{2}$求出F的平均值，然后即可求出功的大小；在速度v随位移s变化图象上求出s=0.30m时的速度大小和s=0.52m时的速度大小，即可求出动能的变化；
当平衡了摩擦力和细绳与滑板表面平行时，绳子上的拉力才等于小车所受合外力．

解答 解：（1）根据表格中数据在坐标纸内图（丙）中画出F-x图象，

根据F-s图象可知，当s₁=0.30m时，F₁=1.00N，s₂=0.52m时，F₂=0.56N，
因此：W=$\frac{{F}_{1}{+F}_{2}}{2}$×（S₂-S₁）=0.18J，
速度v随位移s变化图象可知：
s₁=0.30m，v₁=0，s₂=0.52m时，v₂=1.24m/s
△E_K=$\frac{1}{2}$m（v₂²-v₁²）=0.17J    
（2）A、该实验中不是利用悬挂的重物的重力表示绳子的拉力，而是直接测量出绳子的拉力，因此不需要使拉力F要远小于小车的重力，故AB错误；
C、当平衡了摩擦力和细绳与滑板表面平行时，绳子上的拉力才等于小车所受合外力，故CD正确；
故选：CD．
故答案为：①0.18J；0.17J   ②CD

点评 该实验在原来的基础上有所改进和创新，只要明确了其实验原理，正确应用基本物理知识即可正确解答，知道F-s图象的物理意义．