题目内容
如图甲所示,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:
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140825/201408250036216617335.jpg)
(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________运动.
(2)连接细绳及托盘,放入砝码,通过实验得到图乙所示的纸带.纸带上O为小车运动起始时刻所打的点,选取时间间隔为0.1 s的相邻计数点A、B、C、D、E、F、G.实验时小车所受拉力为0.2 N,小车的质量为0.2 kg.
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140825/201408250036216777326.jpg)
请计算小车所受合外力做的功W和小车动能的变化ΔEk,补填表中空格(结果保留至小数点后第四位).
分析上述数据可知:在实验误差允许的范围内W=ΔEk,与理论推导结果一致.
(3)实验前已测得托盘质量为7.7×10-3 kg,实验时该组同学放入托盘中的砝码质量应为________ kg.(g取9.8 m/s2,结果保留至小数点后第三位)
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140825/201408250036216617335.jpg)
(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________运动.
(2)连接细绳及托盘,放入砝码,通过实验得到图乙所示的纸带.纸带上O为小车运动起始时刻所打的点,选取时间间隔为0.1 s的相邻计数点A、B、C、D、E、F、G.实验时小车所受拉力为0.2 N,小车的质量为0.2 kg.
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140825/201408250036216777326.jpg)
请计算小车所受合外力做的功W和小车动能的变化ΔEk,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 | 0.043 2 | 0.057 2 | 0.073 4 | 0.091 5 | |
ΔEk/J | 0.043 0 | 0.057 0 | 0.073 4 | 0.090 7 | |
(3)实验前已测得托盘质量为7.7×10-3 kg,实验时该组同学放入托盘中的砝码质量应为________ kg.(g取9.8 m/s2,结果保留至小数点后第三位)
(1)匀速直线(或匀速) (2)0.111 5 0.110 5 (3)0.015
(1)若已平衡摩擦力,则小车在木板上做匀速直线运动.
(2)从纸带上的O点到F点,W=F·
=0.2×0.557 5 J=0.111 5 J,打F点时速度vF=
=
m/s=1.051 m/s
ΔEk=
Mv
=
×0.2×1.0512 J≈0.110 5 J.
(3)打B点时小车的速度为
vB=
=
m/s=0.655 5 m/s
所以小车的加速度a=
=
m/s2≈0.99 m/s2
小车所受的拉力F=(m0+m)(g-a),所以盘中砝码的质量m=
-m0=
kg-7.7×10-3 kg≈0.015 kg.
(2)从纸带上的O点到F点,W=F·
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140825/20140825003621693395.png)
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140825/20140825003621708587.png)
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140825/20140825003621724861.png)
ΔEk=
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140825/20140825003621739338.png)
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140825/20140825003621755315.png)
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140825/20140825003621739338.png)
(3)打B点时小车的速度为
vB=
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140825/20140825003621786578.png)
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140825/20140825003621802818.png)
所以小车的加速度a=
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140825/20140825003621817618.png)
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140825/20140825003621833783.png)
小车所受的拉力F=(m0+m)(g-a),所以盘中砝码的质量m=
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140825/20140825003621849507.png)
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140825/20140825003621864918.png)
![](http://thumb2018.1010pic.com/images/loading.gif)
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