Question

【题目】某同学为探究“恒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．摆好实验装置如图．

B．将质量为200g的小车拉到打点计时器附近，并按住小车．

C．在质量为10g、30g、50g的三种钩码中，他挑选了一个质量为50g的钩码挂在拉线P上．

D．释放小车，打开打点计时器的电源，打出一条纸带．

①在多次重复实验得到的纸带中取出自认为满意的一条，经测量、计算，得到如下数据：第一个点到第N个点的距离为40.0cm；打下第N点时小车的速度大小为1.00m/s．该同学将钩码的重力当作小车所受的拉力，算出拉力对小车做的功为______J，小车动能的增量为______J．

②此次实验探究结果，他没能得到“恒力对物体做的功，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______．

Answer 1

【答案】0.196 0.100 a.小车质量没有远大于钩码质量；b.没有平衡摩擦力；c.操作D错误，应先接通电源，使电磁打点计时器工作稳定后再释放小车

【解析】

（1）从打下第一点到打下第N点拉力对小车做的功：W=mgs=0.196J；
小车的动能增量为：△EK＝Mv2＝0.100J．
（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
对砂桶和砂有：mg-F=ma ②
F＝mg，由此可知当M＞＞m时，砂和砂桶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．另外操作D错误，应先接通电源，使电磁打点计时器工作稳定后再释放小车.