Question

17．如圖甲所示，某組同學借用“探究a與F、m之間的定量關系”的相關實驗思想、原理及操作，進行“研究合外力做功和動能變化的關系”的實驗：

①為達到平衡阻力的目的，取下細繩及托盤，通過調整墊片的位置，改變長木板傾斜程度，根據打出的紙帶判斷小車是否做勻速直線運動．
②連接細繩及托盤，放入砝碼，通過實驗得到圖乙所示的紙帶．紙帶上O為小車運動起始時刻所打的點，選取時間間隔為0.1s的相鄰計數點A、B、C、D、E、F、G．實驗時小車所受拉力為0.2N，小車的質量為0.2kg．請計算小車所受合外力做的功W和小車動能的變化△E_k，補填表中空格里（結果保留至小數點后第四位）．

	O-B	O-C	O-D	O-E	O-F
W/J	0.0432	0.0572	0.0734	0.0915
△Ek/J	0.0430	0.0570	0.0734	0.0907

分析上述數據可知：在實驗誤差允許的范圍內W=△E_k，與理論推導結果一致．

Answer 1

分析 ①小車做勻速直線運動，相等時間內的位移相等；
②合力的功等于拉力與位移的乘積；F點速度等于EG段的平均速度，求解出速度后再求解動能；

解答 解：①為保證拉力等于小車受到的合力，需平衡摩擦力，當紙帶上每2個點之間的距離相等時，小車做勻速直線運動；
②拉力的功為：W=F•x_OF=0.2N×0.5575m=0.1115J；
F點的瞬時速度為：v_F=$\frac{{x}_{EG}}{2T}$=$\frac{66.77-45.75}{2×0.1}×1{0}^{-2}$=1.051m/s；
故F點的動能為：E_K=$\frac{1}{2}$mv_F²=$\frac{1}{2}$×0.2×1.0512=0.1105J．
分析上述數據可知：在實驗誤差允許的范圍內W=△E_k，與理論推導結果一致；
故答案為：①勻速直線；
②

	O-B	O-C	O-D	O-E	O-F
W/J	0.0432	0.0572	0.0734	0.0915	0.1115
△Ek/J	0.0430	0.0570	0.0734	0.0907	0.1105

在實驗誤差允許的范圍內，物體合外力做功等于物體動能的變化．

點評 要明確此題在驗證合外力的功與動能變化間的關系中用到的原理，圍繞實驗原理，明確實驗目的，根據相應的物理規律可知需要測量的物理量及實驗時的注意事項；本題關鍵是明確實驗原理，會通過紙帶求解速度和加速度，不難．