Question

4．如圖甲所示，為驗證動能定理的實驗裝置，較長的小車的前端固定有力傳感器，能測出小車所受的拉力，小車上固定兩個完全相同的遮光條A、B，小車、傳感器及遮光條的總質(zhì)量為M，小車放在安裝有定滑輪和光電門的光滑軌道D上，光電門可記錄遮光條A、B通過它時的擋光時間．用不可伸長的細線將小車與質(zhì)量為m的重物相連，軌道放在水平桌面上，細線與軌道平行（滑輪質(zhì)量、摩擦不計）．

（1）用螺旋測微器測遮光條的寬度，如圖乙所示，則遮光條的寬度d=0.400mm
（2）實驗過程中不需要滿足M遠大于m（填“需要”或“不需要”）．
（3）實驗主要步驟如下：
①測量小車、傳感器及遮光條的總質(zhì)量M，測量兩遮光條間的距離L，按圖甲正確連接器材．
②由靜止釋放小車，小車在細線拉動下運動，記錄傳感器的示數(shù)F及遮光條A、B 經(jīng)過光電門的擋光時間t_A和t_B，則驗證動能定理的表達式為$FL=\frac{Mbffniyx^{2}}{2}（\frac{1}{{{t}_{B}}^{2}}-\frac{1}{{{t}_{A}}^{2}}）$（用字母M、F、L、d、t_A、t_B表示）．

Answer 1

分析 （1）螺旋測微器讀數(shù)等于固定刻度讀數(shù)加上可動刻度讀數(shù)，需估讀．
（2）拉力通過力傳感器測出，不需要滿足M遠大于m．
（3）根據(jù)極短時間內(nèi)的平均速度等于瞬時速度得出遮光條A、B通過光電門A、B的速度，從而得出動能的變化量，結(jié)合拉力做功等于動能變化量列出表達式．

解答 解：（1）螺旋測微器的固定刻度讀數(shù)為0mm，可動刻度讀數(shù)為0.01×40.0mm=0.400mm，則遮光條的寬度d=0.400mm．
（2）實驗中拉力通過拉力傳感器得出，沒有用重物的重力表示，所以不需要滿足M遠大于m．
（3）遮光條A、B通過光電門的速度分別為${v}_{A}=\fractpaxryj{{t}_{A}}$，${v}_{B}=\fracjcvibuu{{t}_{B}}$，則動能的變化量為$\frac{1}{2}M（{{v}_{B}}^{2}-{{v}_{A}}^{2}）=\frac{Mqllhlaw^{2}}{2}（\frac{1}{{{t}_{B}}^{2}}-\frac{1}{{{t}_{A}}^{2}}）$，拉力做功為W=FL，則驗證的動能定理表達式為$FL=\frac{Mqxbljfa^{2}}{2}（\frac{1}{{{t}_{B}}^{2}}-\frac{1}{{{t}_{A}}^{2}}）$．
故答案為：（1）0.400  （2）不需要   （3）$FL=\frac{Mcowlpaw^{2}}{2}（\frac{1}{{{t}_{B}}^{2}}-\frac{1}{{{t}_{A}}^{2}}）$．

點評 以驗證動能定理為實驗命題背景考查學生的實驗?zāi)芰�，知道光電門測速的原理，即極短時間內(nèi)的平均速度等于瞬時速度，掌握螺旋測微器的讀數(shù)方法，難度不大．