Question

某同学为了探究“恒力做功与物体动能变化的关系”，他设计了如图所示的实验．他的操作步骤如下：
A．按图示装置安装好实验器材；
B．在质量为10克、20克、50克的三种钩码中，他挑选了一个质量为50克的钩码挂在细线P的下端；
C．将质量为200克的小车靠近打点计时器，并用手按住；
D．先接通打点计时器的电源，再释放小车，打出一条纸带；
E．重复上述实验操作，再打几条纸带．
（1）在多次实验得到的纸带中，他选出了一条自认为满意的纸带，经测量和计算得到如下实验数据：
①纸带上第一个点到第N个点的间距为40.00cm；
②打下第N个点时，小车的瞬时速度大小为1.20m/s
该同学将钩码所受的重力当作细线对小车的拉力，计算出从打下第一个点到打下第N个点的过程中，细线拉力对小车所做的功为

0.196

J，小车的动能增加量为

0.144

J．（当地重力加速度g取9.8m/s²，计算结果均保留三位有效数字）
（2）此次实验探究结果误差很大，显然，在实验探究过程中忽视了某些能够产生误差的因素．请你根据该同学的实验装置和操作步骤帮助他分析一下，造成较大误差的主要原因是：①

未平衡摩擦力或平衡不够

；②

满足m＜＜M条件

．

Answer 1

分析：（1）根据W=mgh列式求解即可；
（2）根据△Ek=

1

2

mv2列式计算即可；
（3）对小车受力分析后找到误差来源，然后结合动能定理并从实验原理出发分析减小系统误差的方法．

解答：解：（1）重力做的功为：W=mgh=0.05kg×9.8N/kg×0.4m=0.196J；
（2）动能增加量为：△Ek=

1

2

mv2=

1

2

×0.2×1．22J=0.144J；
（3）对小车受力分析，受重力、支持力、拉力和摩擦力；
勾码加速下滑，处以失重状态，故其对细线的拉力小于其重力，加速度越小，拉力与重力越接进；
故应该使勾码的质量远小于小车的质量，即m＜＜M；
由于摩擦力的影响，拉力不等于合力，故应该将不带滑轮的一段适当垫高，是重力的下滑分力恰好等于摩擦力，即平衡摩擦力．
故答案为：（1）0.196；  （2）0.144；（3）①未平衡摩擦力或平衡不够；②不满足m＜＜M条件．

点评：本题重要考查了探究“恒力做功与物体动能变化的关系”实验额误差来源和减小误差的方法，基础题．