Question

某同学为探究“合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：

①按图甲摆好实验装置，其中小车质量M＝0．20kg，钩码总质量m＝0．05kg．

②释放小车，然后接通打点计时器的电源（电源的周期T＝0．02s），打出一条纸带．

（1）他在多次重复实验得到的纸带中取出自认为满意的一条，如图乙所示．把打下的第一点记作0，然后依次取若干个计数点，相邻计数点间还有4个点未画出，用厘米刻度尺测得各计数点到0点距离分别为d₁＝0．041m，d₂＝0．055 m，d₃ ＝ 0．167m，d₄ ＝0．256m，d₅ ＝0．360m，d₆＝0．480m，…他把钩码重力（当地重力加速度g＝9．8 m/s² ）作为小车所受合力，算出0点到第5计数点合力做功 W ＝__________J（结果保留三位有效数字），用正确的公式表达打下第5计数点时小车动能E_k＝__________（用相关数据前字母列式）并把打下第5点时小车动能作为小车动能的改变量，算得 E_k＝0．125J．

（2）此次实验探究的结果，他没能得到“合力对物体做的功等于物体动能的增量”，且误差很大．通过反思，他认为产生误差的可能原因如下，其中正确的是__________．

A．钩码质量太大，使得合力对物体做功的测量值比真实值偏大太多

B．没有使用最小刻度为毫米的刻度尺测距离是产生此误差的主要原因

C．没有平衡摩擦力，使得合力对物体做功的测量值比真实值偏大太多

D．释放小车和接通电源的次序有误，使得动能增量的测量值比真实值偏小

Answer

（1）0．176J；

（2）AC

【解析】

试题分析：（1）根据题意物体所受合外力为：F=mg=0．05×9．8=0．49N，根据功的定义可知：W=Fs=mgh=0．176J；

根据匀变速直线运动中时间中点的瞬时速度等于该过程中的平均速度可以求出第5个点的速度大小为：（其中）

动能公式为：

（2）设绳子上拉力为F，对小车根据牛顿第二定律有：对小车：F=Ma ；对钩码有：mg-F=ma ，由此可知当M＞＞m时，钩码的重力等于绳子的拉力，因此当钩码质量太大时，会造成较大误差，故A正确；刻度尺的精度对测量结果影响很小，故B错误；没有平衡摩擦力，使得合外力对物体做功的测量值比真实值偏大太多，故C正确；释放小车和接通电源的次序有误，则打下0点时的动能不为零，使得动能增量的测量值比真实值偏大，选项D错误；故选AC．

考点：验证机械能守恒定律

【名师点睛】此题考查了验证机械能守恒定律的实验；明确实验原理往往是解决实验问题的关键，该实验的一些操作和要求与探究力、加速度、质量之间关系的实验类似可以类比学习．要熟练掌握求解匀变速运动瞬时速度的方法，知道系统动能的表达式。