Question

11．某實驗小組利用拉力傳感器、光電門等器材探究滑塊“動能定理”的實驗，實驗裝置如圖所示，在滑塊上安裝一遮光條與拉力傳感器，把滑塊放在水平氣墊導軌上并靜止在A處，并通過定滑輪的細繩與鉤碼相連，光電門安裝在B處．測得滑塊（含遮光板和拉力傳感器）質量為M、鉤碼總質量為m、AB之間的距離為L，當地的重力加速度為g．將滑塊在如圖A位置由靜止釋放后，拉力傳感器記錄下滑塊在運動過程的拉力為F，光電計時器記錄下遮光條通過光電門的時間分別為△t．
①實驗中是否要求鉤碼總質量m遠小于滑塊質量M否（填：是、否）
②實驗中還需要測量的物理量是遮光片的寬度d（用文字及相應的符號表示）．
③則本實驗中探究滑塊動能定理的表達式為FL=$\frac{1}{2}$M（$\frac1dcz2ys{△t}$）²（用以上對應物理量的符號表示）．

Answer 1

分析 本實驗要測量拉力做的功，故要用刻度尺測量光電門A至光電門B中心之間的距離L．
滑塊經過光電門時的瞬時速度可近似認為是滑塊經過光電門的平均速度．根據動能定理列方程．
本實驗用了氣墊導軌，摩擦力幾乎沒有，不需要平衡摩擦力．

解答 解：①拉力是直接通過傳感器測量的，故與小車質量和鉤碼質量大小關系無關；故不需要鉤碼總質量m遠小于滑塊質量M；
②為了測量拉力的功，需要知道速度的大小，故要測量遮光片的寬度d．
③由于遮光條的寬度很小，通過光電門的時間也很短，故遮光條通過光電門的平均速度可以表示瞬時速度，則通，B點的速度v=$\fracal3jk81{△t}$，
拉力做功W=FL
動能的增加量為為：△E_k=$\frac{1}{2}M{{v}_{B}}^{2}-\frac{1}{2}M{{v}_{A}}^{2}$=$\frac{1}{2}$M（$\fracfpp0m7o{△t}$）²-0
故本實驗中探究動能定理的表達式為：FL=$\frac{1}{2}$M（$\fracl8t65uw{△t}$）²．
故答案為：①否；②遮光片的寬度d；③FL=$\frac{1}{2}$M（$\fracvuxvcw8{△t}$）²．

點評 本題考查驗證動能定理的實驗，在處理實驗時一定要找出實驗原理，根據實驗原理我們可以尋找需要測量的物理量和需要注意的事項．