Question

20．某实验小组利用拉力传感器和速度传感器探究“功与动能变化的关系”．实验装置如图所示，他们将拉力传感器固定在小车上，用不可伸长的细线将其通过一个定滑轮与钩码相连，用拉力传感器记录小车受到拉力的大小．水平桌面上相距L的A、B两点各安装一个速度传感器，记录小车通过A、B时的速度大小．小车中可以放置砝码．
（1）实验主要步骤如下：
①测量小车、砝码和拉力传感器的总质量M；把细线的一端固定在拉力传感器上，另一端通过定滑轮与钩码相连；正确连接所需电路；
②将小车停在C点，接通电源后（填“前”或“后”），释放小车，小车在细线拉动下运动，记录细线拉力及小车通过A、B时的速度；
③在小车中增加或减小砝码个数，重复②的操作．
（2）表是他们测得的几组数据，|v₁²-v₂²|是两个速度传感器记录速度的平方差，可以据此计算出动能变化量△E，F是拉力传感器受到的拉力，W是F在A、B间所做的功．则表格中的△E₃=0.600J，W₃=0.610J．（结果保留三位有效数字）

次数	M/kg	|v12-v22|（m/s）2	△E/J	F/N	W/J
1	0.500	0.760	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	1.20	2.420	1.21
5	1.000	3.24	1.62	2.860	1.43

（3）第5组探究的结果偏差较大，他们以为产生原因如下，其中有可能的是C．
A．钩码质量太大，细线所受拉力过大，使得小车动能增量偏大
B．平衡摩擦力不足，木板倾角过小，使得小车动能增量偏大
C．平衡摩擦力过度，木板倾角过大，使得小车动能增量偏大
（4）如果已经平衡了摩擦力，用此装置也不能（填“能”或“不能”）验证小车、砝码以及钩码组成的系统机械能守恒，理由是有摩擦力做功．

Answer 1

分析 小车在钩码的作用下拖动纸带在水平面上做加速运动，通过速度传感器可算出A B两点的速度大小，同时利用拉力传感器测量出拉小车的力，从而由AB长度可求出合力做的功与小车的动能变化关系；从功能关系和系统误差分析；据机械能守恒的条件分析．

解答 解：（1）据打点计时器的使用方法可知，应先接通电源，再发小车，所以将小车停在C点，接通电源后，释放小车；

（2）由各组数据可见规律△E=$\frac{1}{2}$M（V₂²-V₁²）
可得△E₃=0.600J
观察F-W数据规律可得数值上W₃=$\frac{F}{2}$=0.610 J
（3）据表可知，动能的变化量大于合外力的功，此说明有其它力做正功，即平衡摩擦力过大，导致重力沿斜面方向的分力大于摩擦力，故AB错误，C正确．
故选：C．
（4）机械能守恒的条件是只有重力做功，或其它力做功为零，此实验虽然平衡摩擦力，但操作中有摩擦力做功，所以不能验证该系统的机械能守恒．
故答案为：（1）后；  （2）0.600J，0.610J；  （3）C；（4）不能，有摩擦力做功．

点评 本题值得注意的是：钩码的重力不等于细线的拉力，同时学会分析实验数据从而得出规律；从功能关系分析误差．