题目内容

18．某实验小组利用拉力传感器和速度传感器探究“动能定理”．如图1所示，他们将拉力传感器固定在小车上，用不可伸长的细线将其通过一个定滑轮与钩码相连，用拉力传感器记录小车受到拉力的大小．在水平桌面上相距50.0cm的A、B两点各安装一个速度传感器，记录小车通过A、B点时的速度大小，小车中可以放置砝码．
（1）实验主要步骤如下：
①测量小车和拉力传感器的总质量M1；把细线的一端固定在拉力传感器上，另一端通过定滑轮与钩码相连；正确连接所需电路．
②将小车由C点释放，小车在细线拉动下运动，记录细线拉力及小车通过A、B点时的速度．
③在小车中增加或减少砝码，重复②的操作．
在以上实验中，遗漏了平衡小车所受的摩擦力步骤．
（2）下列表格是他们用正确方法测得的一组数据，其中M是M1与小车中砝码质量M2之和，|v22-v12|是两个速度传感器记录速度的平方差，可以据此计算出动能变化量△E，F是拉力传感器测得的拉力，W是F在A、B间所做的功．表格中的△E3=0.600J，W3=0.610J．（结果保留三位有效数字）
数据记录表
次数M/kg$\frac{（{{v}_{2}}^{2}-{{v}_{1}}^{2}）}{（{m}^{2}•{s}^{-2}）}$△E/JF/NW/J
10.5000.760.1900.4000.200
20.5001.650.4130.8400.420
30.5002.40△E31.220W3
41.0002.401.2002.4201.210
51.0002.841.4202.8601.430
（3）根据表格，请在图2中的方格纸上作出△E-W图线．
（4）根据△E-W图线，可得在实验误差允许的范围内，合外力所做的功等于物体动能的增量结论．

分析 小车在钩码的作用下拖动纸带在水平面上做加速运动，通过速度传感器可算出A B两点的速度大小，同时利用拉力传感器测量出拉小车的力，从而由AB长度可求出合力做的功与小车的动能变化关系．

解答 解：（1）本题研究合力做功与动能变化的关系，所以实验前要平衡摩擦力；
（2）由各组数据可见规律有：△E=$\frac{1}{2}$M（v22-v12）
得：△E3=0.600 J，观察F-W数据规律可得数值上为：W3=$\frac{F}{2}$=0.610 J
（3）在方格纸上作出△E-W图线如图所示，根据图象可知，在实验误差允许的范围内，合外力所做的功等于物体动能的增量
故答案为：（1）平衡小车所受的摩擦力；
（2）0.600 J，0.610 J；
（3）如图所示；在实验误差允许的范围内，合外力所做的功等于物体动能的增量

点评 值得注意的是：钩码的重力不等于细线的拉力，同时学会分析实验数据从而得出规律．

练习册系列答案
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（1）将上述步骤，按实际操作的先后顺序填在后面：EDBFACG．
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