题目内容

【题目】某研究小组用如图所示实验器材验证动能定理。他们将两光电门固定在力学轨道上,两光电门之间的距离为l,质量为M的小车与质量为m的回形针通过细线和滑轮相连接(Mm),实验中用回形针拉动小车在轨道上运动。如图所示,记录下小车通过两光电门的时间分别为t1和t2,测出挡光片的宽度为d,即可验证恒力做功的动能定理。

(1)为了减小实验误差,研究小组通过选择合适质量的回形针,提高实验精度。研究小组选取122.9g的小车和不同质量的回形针进行实验,得到如下表所示的实验结果。从表中数据看出,回形针的质量越小,实验误差____________。

表:回形针质量与实验误差的关系

小车的质量/g

回形针质量/g

实验误差n

122.9

17.0

6.59%

12.3

6.15%

8.0

5.40%

5.2

5.29%

(2)研究小组以小车为研究对象,在实验中不考虑摩擦影响,若能获得等量关系式

是____________(用t1、t2、d、M、m、l表示),即可验证恒力做功的动能定理。

(3)为进一步减小实验误差,研究小组继续减少回形针质量,发现实验误差反而增大了。你认为造成的原因是____________。

【答案】 越小 由于小车的速度太小,轨道摩擦的影响会增大(只要答到“轨道摩擦的影响会增大”就给分)

【解析】(1)直接由表中数据可得回形针质量越小,误差越小;

(2)近似认为绳子拉力等于回形针的重力,根据动能定理,可得,挡光片经过光电门的时间很短,可认为平均速度即为 瞬时速度,即,,代入可得关系式;

(3)回形针的质量越小绳子拉力越小,小车的加速度就越小,当不满足绳子拉力远大于摩擦力时,摩擦力不可忽略,动能定理的方程为,实验误差反而增大。

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