Question

某同學在實驗室用如圖甲所示的裝置來研究牛頓第二定律和有關做功的問題．
（1）為了盡可能減少摩擦力的影響，計時器最好選用

電火花式計時器

（填“電磁式打點計時器”或“電火花式計時器”），同時需要將長木板的右端墊高，直到在沒有沙桶拖動下，小車拖動紙帶穿過計時器時能

勻速運動

．
（2）在

M＞＞m

條件下，可以認為繩對小車的拉力近似等于沙和沙桶的總重力，在控制

小車的質量

不變的情況下，可以探究加速度與合力的關系．
（3）在此試驗中，此同學先接通計時器的電源，再放開紙帶，如圖7是在m=100g，M=1kg情況下打出的一條紙帶，O為起點，A、B、C為過程中的三個相鄰的計數點，相鄰的計數點之間有四個點沒有標出，有關數據如圖乙，則小車的加速度為

0.95

m/s²，打B點時小車的動能為E_K=

0.50

J，從開始運動到打擊B點時，繩的拉力對小車做功W=

0.51

J．（保留2位有效數字）（g=9.8m/s²）
（4）在第（3）中繩的拉力對小車做功W和小車獲得的動能E_K不相等，請你舉出導致不等的可能原因

摩擦沒有能完全抵消 或 沙與沙桶的重力大于繩的拉力

．

Answer 1

分析：（1）電火花計時器摩擦小，誤差小；平衡摩擦力后，小車不受拉力時勻速運動；
（2）在砂桶質量遠小于小車質量的情況下，可以近似認為小車受到的拉力等于砂桶受到的重力；實驗要注意控制變量法的應用；
（3）做勻變速運動的物體在某段時間內的平均速度等于該段時間中間時刻的瞬時速度；做勻變速運動的物體在相鄰的相等時間間隔內的位于之差是定值，△x=at²，據此求出紙帶的加速度；
（4）誤差原因在于摩擦沒有能完全抵消 或 沙與沙桶的重力大于繩的拉力

解答：解：（1）電火花計時器摩擦小，誤差小；平衡摩擦力后，小車不受拉力時勻速運動；
（2）砂桶質量遠小于小車質量的條件下，可以認為繩對小車的拉力近似等于沙和沙桶的總重力；
探究加速度與合力的關系時，應控制小車的質量不變，改變拉力大小，看加速度與力間有什么關系；
（3）由△s=aT²，解得a=0.95m/s²
V_B=

AC

2T

=1m/s，動能E_K=

1

2

mv²=0.50J
繩對小車的拉力近似等于沙和沙桶的總重力，W=mgh=0.51J
（4）摩擦沒有能完全抵消 或 沙與沙桶的重力大于繩的拉力
故答案為：（1）電火花式計時器，勻速運動；
（2）M＞＞m，小車的質量；
（3）0.95，0.50，0.51；
（4）摩擦沒有能完全抵消 或 沙與沙桶的重力大于繩的拉力．

點評：要知道驗證牛頓第二定律實驗和驗證動能定理實驗的注意事項，要會處理實驗數據，能根據打出的紙帶求出物體的加速度、物體的瞬時速度、動能增加量、合力的功．