Question

14．實驗小組利用如圖甲所示的實驗裝置，探究外力對滑塊做功與滑塊動能變化的關(guān)系．如圖所示，用游標卡尺測得遮光條的寬度d=1.56cm；實驗時將滑塊從圖甲所示位置由靜止釋放，由數(shù)字計時器讀出遮光條通過光電門的時間△t=0.4×10^-2s，則滑塊經(jīng)過光電門時的瞬時速度為3.90m/s（保留3位有效數(shù)字）．
在本次實驗中還需要測量的物理量有：鉤碼的質(zhì)量m、滑塊與遮光條的質(zhì)量M、光電門與滑塊在運動起點時遮光條之間的距離L．外力對滑塊做功W的表達式為mgL，滑塊（和遮光條）動能變化量E_k2-E_k1的表達式為$\frac{1}{2}M（\fracxyf231p{△t}）_{\;}^{2}$．通過幾次實驗，若兩者在誤差允許的范圍內(nèi)相等，從而說明合外力對滑塊做功等于滑塊動能變化量．

Answer 1

分析 滑塊經(jīng)過光電門時的瞬時速度可近似認為是滑塊經(jīng)過光電門的平均速度．
滑塊靜止時遮光條到光電門的距離L，則重力對鉤碼做的功為W=mgL，遮光條到達光電門時的速度為v=$\fracgo372pw{△t}$，所以滑塊（含遮光條）的動能變化量的表達式為$△{E}_{K}^{\;}=\frac{1}{2}M{v}_{\;}^{2}-0=\frac{1}{2}M{v}_{\;}^{2}$=$\frac{1}{2}M（\frac82z8uwc{△t}）_{\;}^{2}$．所以我們可以通過比較mgL和$\frac{1}{2}M（\fracirvbkqx{△t}）_{\;}^{2}$的大小來驗證外力對滑塊做功與滑塊動能變化的關(guān)系．

解答 解：滑塊經(jīng)過光電門的瞬時速度$v=\fracbiozdlp{△t}=\frac{1.56×1{0}_{\;}^{-2}m}{0.4×1{0}_{\;}^{-2}s}=3.90m/s$
滑塊靜止時遮光條到光電門的距離L，則重力對鉤碼做的功為W=mgL，所以外力對滑塊做功W的表達式為mgL
遮光條到達光電門時的速度為v=$\fracbmoxflm{△t}$，所以滑塊（含遮光條）的動能變化量的表達式為$△{E}_{k}^{\;}=\frac{1}{2}M{v}_{\;}^{2}=\frac{1}{2}M（\fractal8hkq{△t}）_{\;}^{2}$
故答案為：3.90        mgL          $\frac{1}{2}M（\frac2biptxi{△t}）_{\;}^{2}$

點評 對于基本測量儀器如游標卡尺、螺旋測微器等要了解其原理，正確使用這些基本儀器進行有關(guān)測量．處理實驗時一定要找出實驗原理，根據(jù)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．