Question

18．某實(shí)驗(yàn)小組利用拉力傳感器和速度傳感器探究“動(dòng)能定理”．如圖1所示，他們將拉力傳感器固定在小車上，用不可伸長的細(xì)線將其通過一個(gè)定滑輪與鉤碼相連，用拉力傳感器記錄小車受到拉力的大�。�在水平桌面上相距50.0cm的A、B兩點(diǎn)各安裝一個(gè)速度傳感器，記錄小車通過A、B點(diǎn)時(shí)的速度大小，小車中可以放置砝碼．
（1）實(shí)驗(yàn)主要步驟如下：
①測量小車和拉力傳感器的總質(zhì)量M₁；把細(xì)線的一端固定在拉力傳感器上，另一端通過定滑輪與鉤碼相連；正確連接所需電路．
②將小車由C點(diǎn)釋放，小車在細(xì)線拉動(dòng)下運(yùn)動(dòng)，記錄細(xì)線拉力及小車通過A、B點(diǎn)時(shí)的速度．
③在小車中增加或減少砝碼，重復(fù)②的操作．
在以上實(shí)驗(yàn)中，遺漏了平衡小車所受的摩擦力步驟．
（2）下列表格是他們用正確方法測得的一組數(shù)據(jù)，其中M是M₁與小車中砝碼質(zhì)量M₂之和，|v₂²-v₁²|是兩個(gè)速度傳感器記錄速度的平方差，可以據(jù)此計(jì)算出動(dòng)能變化量△E，F(xiàn)是拉力傳感器測得的拉力，W是F在A、B間所做的功．表格中的△E₃=0.600J，W₃=0.610J．（結(jié)果保留三位有效數(shù)字）
數(shù)據(jù)記錄表

次數(shù)	M/kg	$\frac{（{{v}_{2}}^{2}-{{v}_{1}}^{2}）}{（{m}^{2}•{s}^{-2}）}$	△E/J	F/N	W/J
1	0.500	0.76	0.190	0.400	0.200
2	0.500	1.65	0.413	0.840	0.420
3	0.500	2.40	△E3	1.220	W3
4	1.000	2.40	1.200	2.420	1.210
5	1.000	2.84	1.420	2.860	1.430

（3）根據(jù)表格，請?jiān)趫D2中的方格紙上作出△E-W圖線．
（4）根據(jù)△E-W圖線，可得在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)，合外力所做的功等于物體動(dòng)能的增量結(jié)論．

Answer 1

分析 小車在鉤碼的作用下拖動(dòng)紙帶在水平面上做加速運(yùn)動(dòng)，通過速度傳感器可算出A B兩點(diǎn)的速度大小，同時(shí)利用拉力傳感器測量出拉小車的力，從而由AB長度可求出合力做的功與小車的動(dòng)能變化關(guān)系．

解答 解：（1）本題研究合力做功與動(dòng)能變化的關(guān)系，所以實(shí)驗(yàn)前要平衡摩擦力；
（2）由各組數(shù)據(jù)可見規(guī)律有：△E=$\frac{1}{2}$M（v₂²-v₁²）
得：△E₃=0.600 J，觀察F-W數(shù)據(jù)規(guī)律可得數(shù)值上為：W₃=$\frac{F}{2}$=0.610 J
（3）在方格紙上作出△E-W圖線如圖所示，根據(jù)圖象可知，在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)，合外力所做的功等于物體動(dòng)能的增量
故答案為：（1）平衡小車所受的摩擦力；
（2）0.600 J，0.610 J；
（3）如圖所示；在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)，合外力所做的功等于物體動(dòng)能的增量

點(diǎn)評 值得注意的是：鉤碼的重力不等于細(xì)線的拉力，同時(shí)學(xué)會(huì)分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)從而得出規(guī)律．