Question

19．利用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置做“探究合外力做的功與物體動(dòng)能改變量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)，將光電門固定在軌道上的B點(diǎn)，用重物通過細(xì)線拉小車，小車質(zhì)量為M，保持小車質(zhì)量不變，改變所掛重物質(zhì)量m進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，每次小車都從同一位置A由靜止釋放（g取10m/s²）．

（1）完成該實(shí)驗(yàn)時(shí)，需要（填“需要”或“不需要”）平衡摩擦力；
（2）實(shí)驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)傳感器示數(shù)明顯不等于重物的重力，其原因是沒有滿足重物質(zhì)量m遠(yuǎn)小于（填“遠(yuǎn)小于”或“遠(yuǎn)大于”） 小車質(zhì)量M．
（3）在正確規(guī)范操作后，實(shí)驗(yàn)時(shí)除了需要讀出傳感器的示數(shù)F，測(cè)出小車質(zhì)量M，遮光條寬度d和遮光條通過光電門的時(shí)間t，還需測(cè)量的物理量有A、B間的距離L，
驗(yàn)證動(dòng)能定理的表達(dá)式為FL=$\frac{M6cf96cl^{2}}{2{t}^{2}}$（用測(cè)得的物理量表示）．

Answer 1

分析 （1）據(jù)實(shí)驗(yàn)操作要求可知需要平衡摩擦力．
（2）該實(shí)驗(yàn)中由于已經(jīng)用傳感器測(cè)出繩子拉力大小，故不需要滿足砝碼和砝碼盤的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量，但會(huì)導(dǎo)致二者明顯差別．
（3）光電門測(cè)速度的原理是用平均速度來代替瞬時(shí)速度，根據(jù)功能關(guān)系可以求出需要驗(yàn)證的關(guān)系式．

解答 解：（1）由于該實(shí)驗(yàn)只有繩子的拉力，所以不能有摩擦力做功，所以需要平衡摩擦力．
（2）由于沒有滿足砝碼和砝碼盤的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量，導(dǎo)致傳感器示數(shù)明顯不等于重物的重力．
（3）小車的速度：v=$\fraco33wr2f{t}$，由動(dòng)能定理得：FL=$\frac{1}{2}$Mv²=$\frac{M2wutpxh^{2}}{2{t}^{2}}$，由此可知，實(shí)驗(yàn)還需要測(cè)量A、B間的距離L；
故答案為：（1）需要；（2）遠(yuǎn)小于；（3）A、B間的距離L；FL=$\frac{Mm99ialn^{2}}{2{t}^{2}}$．

點(diǎn)評(píng) 了解光電門測(cè)量瞬時(shí)速度的原理，實(shí)驗(yàn)中我們要清楚研究對(duì)象和研究過程，對(duì)于系統(tǒng)我們要考慮全面，同時(shí)明確實(shí)驗(yàn)原理是解答實(shí)驗(yàn)問題的前提．