题目内容
5．某同学为探究“合力做功与物体动能改变的关系”，设计了如下实验，他的操作步骤是：
A．按如图1摆好实验装置，
B．将质量M=0.20kg的小车拉到打点计时器附近，并按住小车，
C．在总质量m分别为10g、30g、50g的三种钩码中，挑选了一个质量为50g的钩码挂在拉线的挂钩上，
D．接通打点计时器的电源（电源频率为f=50Hz），然后释放小车，打出一条纸带．
①多次重复实验，从中挑选一条点迹清晰的纸带如图2所示．把打下的第一点记作“0”，然后依次取若干个计数点，相邻计数点间还有4个点未画出，用毫米刻度尺测得各计数点到0点距离分别为d1=0.0075m，d2=0.03001m，d3=0.0675m，d4=0.1200m，d5=0.1875m，d6=0.2700m，他把钩码重力（当地重力加速度g=9.8m/s2）作为小车所受合力算出打下“0”点到打下“5”点合力做功．则合力做功W=0.0919J，小车动能的改变量Ek=0.0563J（结果保留三位有效数字）．
②此次实验探究的结果，他没能得到“合力对物体做的功等于物体动能的增量”，且误差很大，显然，在实验探究过程中忽视了各种产生误差的因素．请你根据该同学的实验装置和操作过程帮助分析一下，造成较大误差的主要原因是小车与桌面之间存在摩擦力；钩码质量没有远小于小车质量．（写出两条即可）
分析 ①将砝码重力当作小车所受合外力，根据功的定义可以正确解答，根据匀变速直线运动中时间中点的瞬时速度等于该过程中的平均速度可以求出第5个点的速度大小，进一步求出其动能大小；
②实验误差主要来自两个方面一是由实验原理不完善，没有平衡摩擦力导致的系统误差，一是由数据测量如测量距离等导致的偶然误差，可以从这两个方面进行分析．
解答 解：①从打下第一点到打下第5点拉力对小车做的功：W=mgs=0.05×9.8×0.1875=0.0919J；
小车的动能增量为：△EK=$\frac{1}{2}$mv2-0=$\frac{1}{2}×0.05×（\frac{0.27-0.12}{0.2}）^{2}$-0=0.0563J；
②该实验产生误差的主要原因一是钩码重力大小并不等于绳子拉力的大小，设绳子上拉力为F，对小车根据牛顿第二定律有：
F=Ma…①
对钩码有：mg-F=ma…②
F=$\frac{M}{M+m}$mg，
由此可知当M＞＞m时，钩码的重力等于绳子的拉力，显然该实验中没有满足这个条件；
另外该实验要进行平衡摩擦力操作，否则也会造成较大误差．
故答案为：①0.0919，0.0563；②小车与桌面之间存在摩擦力，钩码质量没有远小于小车质量．
点评 明确实验原理往往是解决实验问题的关键，该实验的一些操作和要求与探究力、加速度、质量之间关系的实验类似可以类比学习．
练习册系列答案
相关题目
5．
如图所示是霍尔元件的工作原理示意图，磁场垂直于霍尔元件的工作面向上，通入图示方向的电流I，C、D两侧而间会产生电势差，下列说法中正确的是（ ）
如图所示是霍尔元件的工作原理示意图，磁场垂直于霍尔元件的工作面向上，通入图示方向的电流I，C、D两侧而间会产生电势差，下列说法中正确的是（ ）| A． | 电势差的大小仅与磁感应强度有关 | |
| B． | 若霍尔元件的载流子是自由电子，则电势φC＞φD | |
| C． | 仅增大电流I时，电势差变大 | |
| D． | 在测定地球赤道上方的地磁场强弱时，元件的工作面应保持水平 |
如图甲所示，光滑导轨水平放置在竖直向下的磁场中，磁场的磁感应强度B随时间t的变化规律如图乙所示（规定磁感应强度B向上为正方向），导体棒ab垂直导轨放置，除电阻R的阻值外，其余电阻不计，导体棒ab在水平外力F作用下始终处于静止状态．规定a→b的方向为电流的正方向，水平向右的方向为外力F的正方向，在0～T时间内，流过导体棒ab的电流i和导体棒ab所收水平外力F随时间t变化的图象正确的是（ ）
在测定一根粗细均匀合金丝Rx的电阻率的实验中．
17．
如图所示的电路中，理想变压器原、副线圈的匝数比n1：n2=22：5，原线圈接u1=220$\sqrt{2}$sin100πt（V）的交流电，电阻R1=R2=25Ω，D为理想二极管，则（ ）
如图所示的电路中，理想变压器原、副线圈的匝数比n1：n2=22：5，原线圈接u1=220$\sqrt{2}$sin100πt（V）的交流电，电阻R1=R2=25Ω，D为理想二极管，则（ ）| A． | 电阻R1两端的电压为50V | B． | 电阻R2两端的电压为$\frac{50}{\sqrt{2}}$V | ||
| C． | 原线圈的输入功率为100W | D． | 通过副线圈的电流为$\sqrt{2}$A |
14．
如图所示，粗槌水平面上有三角形木块甲，用水平力F推其上的另一个小三角形木块乙，开始时甲、乙都处于静止状态．现增大F的大小，甲、乙仍保持静止，则（ ）
如图所示，粗槌水平面上有三角形木块甲，用水平力F推其上的另一个小三角形木块乙，开始时甲、乙都处于静止状态．现增大F的大小，甲、乙仍保持静止，则（ ）| A． | 甲受地面的支持力一定减小 | B． | 甲受地面的摩擦力一定增大 | ||
| C． | 乙受甲的摩擦力一定减小 | D． | 乙受中的支持力不一定增大 |
15．
北京奥运火炬实现了成功登上珠峰的预定目标，如图所示是火炬手攀登珠峰的线路图，请根据此图判断下列说法正确的是（ ）
北京奥运火炬实现了成功登上珠峰的预定目标，如图所示是火炬手攀登珠峰的线路图，请根据此图判断下列说法正确的是（ ）| A． | 由起点到终点火炬手所走线路的总长度是火炬的位移 | |
| B． | 线路总长度与火炬所走时间的比值等于登山的平均速率 | |
| C． | 线路总长度与火炬所走时间的比值等于登山的平均速度 | |
| D． | 起点到终点间的距离与火炬手所走时间的比值等于通过大本营的瞬时速度 |