Question

【題目】某探究學習小組的同學欲驗證“動能定理”，他們在實驗室組裝了一套如圖1所示的裝置：水平軌道上安裝兩個光電門，小車上固定有力傳感器和擋光板，細線一端與力傳感器連接，另一端跨過定滑輪掛上砝碼盤．實驗時，保持軌道和細線水平，通過調整砝碼盤里砝碼的質量讓小車做勻速運動實現平衡摩擦力．

（1）該實驗是否需要滿足砝碼和砝碼盤的總質量遠小于小車的質量？_____（回答“是”或“否”）

（2）實驗需要用游標卡尺測量擋光板的寬度d，如圖2所示，則d＝_______mm；

（3）實驗獲得以下測量數據：小車（含傳感器和擋光板）的總質量M，平衡摩擦力時砝碼和砝碼盤的總質量m0，擋光板的寬度d，光電門1和光電門2的中心距離x，某次實驗過程：力傳感器的讀數F，小車通過光電門1和光電門2的擋光時間分別為t1、t2．小車通過光電門2后砝碼盤才落地，重力加速度為g．該實驗對小車需驗證的表達式是_______________（用實驗中測出的物理量表示）．

Answer 1

【答案】（1）否 （2）5．50 （3）

【解析】試題分析：（1）因為小車的拉力可以通過傳感器測量，不需要用砝碼盤和砝碼的總重力表示，所以不需要滿足砝碼和砝碼盤的總質量遠小于小車的質量．

（2）游標卡尺的主尺讀數為5 mm，游標讀數為0．05×10 mm＝0．50 mm，則最終讀數為5．50mm．

（3）小車通過光電門1、2的瞬時速度分別為，，小車動能的增加量為，合力做功為：，

所以驗證的表達式為