Question

18．用如圖所示的實驗裝置完成“探究力做功與物體動能變化關(guān)系”的實驗．實驗步驟如下；
①用天平測量小車和遮光片的總質(zhì)量M、砝碼盤的質(zhì)量m₀，用游標卡尺測量遮光片的寬度d，用米尺測量兩光電門之間的距離s，細線跨過滑輪連接小車和砝碼盤，按圖所示安裝好實驗裝置．
②在砝碼盤中放入適量砝碼；適當調(diào)節(jié)長木板的傾角，直到輕推小車，使小車沿斜面勻速運動，取下細繩和砝碼盤，測出砝碼盤中砝碼的總質(zhì)量m；
③讓小車從光電門A左側(cè)某位置由靜止釋放，用數(shù)字毫秒計分別測出遮光片經(jīng)過光電門A和光電門B所用的時間△t_A和△t_B；
④改變小車釋放的位置或光電門A、B間的距離，重復步驟③．
（1）步驟②中，怎樣證明小車沿斜面做勻速運動？遮光片先后經(jīng)過光電門A和光電門B的時間相等；
（2）小車從光電門A滑至光電門B過程中，合力做功的表達式是W_合=（m+m₀）gs，動能變化量的表達式是△E_k=$\frac{1}{2}M（\fracghyxu7w{△{t}_{B}}）^{2}-\frac{1}{2}M（\fracc5femlh{△{t}_{A}}）^{2}$（用上述步驟中的物理量表示，重力加速度為g），比較W_合和與△E_k的大小，即可得出結(jié)論．
（3）以下操作或要求是為了減小本實驗誤差的是BD（填選項前的字母標號）．
A．盡量減小兩光電門間的距離s
B．調(diào)整滑輪，使細線與長木板平行
C．砝碼和砝碼盤的總質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量
D．重新掛上細線和砝碼盤，改變砝碼盤中砝碼質(zhì)量，重復步驟②～④

Answer 1

分析 （1）當小車沿斜面勻速滑動時，遮光片通過兩光電門的時間相等；
（2）取下細繩和砝碼盤，記下砝碼盤中砝碼的質(zhì)量m，取下細繩和砝碼盤后，小車受到的合力即為砝碼盤和盤中砝碼的總重力，由于光電門的寬度d很小，所以我們用很短時間內(nèi)的平均速度代替瞬時速度，從而求出動能的變化量；
（3）根據(jù)實驗的原理和操作中的注意事項確定減小實驗誤差的操作步驟．

解答 解：（1）當小車沿斜面勻速滑動時，遮光片通過兩光電門的時間相等，即通過遮光片先后經(jīng)過光電門A和光電門B的時間相等判斷小車是否做勻速直線運動．
（2）根據(jù)平衡知，Mgsinθ=（m₀+m）g，取下細繩和砝碼盤，可知小車的合力為（m+m₀）g，則合力做功為（m+m₀）gs，小車通過光電門A和B的瞬時速度分別為$\frachhdhdw2{△{t}_{A}}$、$\fracmnmhjj2{△{t}_{B}}$，則小車動能的增加量為$\frac{1}{2}M（\fraccgiezru{△{t}_{B}}）^{2}-\frac{1}{2}M（\fracirppjhf{△{t}_{A}}）^{2}$．
（3）A、增大兩光電門間的距離可以減小實驗的誤差，故A錯誤．
B、調(diào)整滑輪，使細線與長木板平行，可以減小實驗的誤差，故B正確．
C、該實驗不需要用砝碼盤和砝碼的重力表示繩子的拉力，所以不需要滿足砝碼和砝碼盤的總質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量，故C錯誤．
D、重新掛上細線和砝碼盤，改變砝碼盤中砝碼質(zhì)量，重復步驟②～④，可以減小實驗的誤差，故D正確．
故選：BD．
故答案為：（1）遮光片先后經(jīng)過光電門A和光電門B的時間相等，（2）（m+m₀）gs，$\frac{1}{2}M（\frac99kdyym{△{t}_{B}}）^{2}-\frac{1}{2}M（\fraczfeba1t{△{t}_{A}}）^{2}$，（3）BD．

點評 光電門測量瞬時速度是實驗中常用的方法．由于光電門的寬度d很小，所以我們用很短時間內(nèi)的平均速度代替瞬時速度．