Question

某同学在实验室用如图甲所示的装置来研究牛顿第二定律和有关做功的问题．
（1）为了尽可能减少摩擦力的影响，计时器最好选用______（填“电磁式打点计时器”或“电火花式计时器”），同时需要将长木板的右端垫高，直到在没有沙桶拖动下，小车拖动纸带穿过计时器时能______．
（2）在______条件下，可以认为绳对小车的拉力近似等于沙和沙桶的总重力，在控制______不变的情况下，可以探究加速度与合力的关系．
（3）在此试验中，此同学先接通计时器的电源，再放开纸带，如图7是在m=100g，M=1kg情况下打出的一条纸带，O为起点，A、B、C为过程中的三个相邻的计数点，相邻的计数点之间有四个点没有标出，有关数据如图乙，则小车的加速度为______m/s²，打B点时小车的动能为E_K=______J，从开始运动到打击B点时，绳的拉力对小车做功W=______J．（保留2位有效数字）（g=9.8m/s²）
（4）在第（3）中绳的拉力对小车做功W和小车获得的动能E_K不相等，请你举出导致不等的可能原因______．

Answer 1

解：（1）电火花计时器摩擦小，误差小；平衡摩擦力后，小车不受拉力时匀速运动；
（2）砂桶质量远小于小车质量的条件下，可以认为绳对小车的拉力近似等于沙和沙桶的总重力；
探究加速度与合力的关系时，应控制小车的质量不变，改变拉力大小，看加速度与力间有什么关系；
（3）由△s=aT²，解得a=0.95m/s²
V_B==1m/s，动能E_K=mv²=0.50J
绳对小车的拉力近似等于沙和沙桶的总重力，W=mgh=0.51J
（4）摩擦没有能完全抵消 或 沙与沙桶的重力大于绳的拉力
故答案为：（1）电火花式计时器，匀速运动；
（2）M＞＞m，小车的质量；
（3）0.95，0.50，0.51；
（4）摩擦没有能完全抵消 或 沙与沙桶的重力大于绳的拉力．
分析：（1）电火花计时器摩擦小，误差小；平衡摩擦力后，小车不受拉力时匀速运动；
（2）在砂桶质量远小于小车质量的情况下，可以近似认为小车受到的拉力等于砂桶受到的重力；实验要注意控制变量法的应用；
（3）做匀变速运动的物体在某段时间内的平均速度等于该段时间中间时刻的瞬时速度；做匀变速运动的物体在相邻的相等时间间隔内的位于之差是定值，△x=at²，据此求出纸带的加速度；
（4）误差原因在于摩擦没有能完全抵消 或 沙与沙桶的重力大于绳的拉力
点评：要知道验证牛顿第二定律实验和验证动能定理实验的注意事项，要会处理实验数据，能根据打出的纸带求出物体的加速度、物体的瞬时速度、动能增加量、合力的功．