Question

【題目】如圖所示的裝置，可用于探究恒力做功與動(dòng)能變化的關(guān)系。水平軌道上安裝兩個(gè)光電門，光電門1和光電門2的中心距離s，擋光板的寬度d�；瑝K（含力傳感器和擋光板）質(zhì)量為M。細(xì)線一端與力傳感器連接，另一端跨過定滑輪掛上砝碼盤。實(shí)驗(yàn)步驟如下：

(1)先保持軌道水平，通過調(diào)整砝碼盤里砝碼的質(zhì)量來平衡摩擦力，當(dāng)滑塊做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)傳感器示數(shù)為F0。

(2)增加砝碼質(zhì)量，使滑塊加速運(yùn)動(dòng)，記錄傳感器示數(shù)。請(qǐng)回答：

①該實(shí)驗(yàn)____________（填“需要”或“不需要”）滿足砝碼和砝碼盤的總質(zhì)量m遠(yuǎn)小于M；

②滑塊與水平桌面的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=______________ （用F0、M、重力加速度g來表示）；

③某次實(shí)驗(yàn)過程：力傳感器的讀數(shù)F，滑塊通過光電門1和光電門2的擋光時(shí)間分別為t1、t2；小車通過光電門2后砝碼盤才落地。該實(shí)驗(yàn)需驗(yàn)證滑塊的動(dòng)能改變與恒力做功的關(guān)系的表達(dá)式是 ____________________________________（用題中物理量字母表示）。

Answer 1

【答案】 不需要

【解析】(1)該實(shí)驗(yàn)中由于已經(jīng)用傳感器測(cè)出繩子拉力大小即為小車的真實(shí)合力，不是將砝碼和砝碼盤的重力作為小車的拉力，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．

(2)對(duì)滑塊由牛頓第二定律可得，當(dāng)勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，則

(3)由于光電門的寬度d很小，所以我們用很短時(shí)間內(nèi)的平均速度代替瞬時(shí)速度．滑塊通過光電門1速度為，滑塊通過光電門2速度為，根據(jù)功能關(guān)系需要驗(yàn)證的關(guān)系式為，整理得: .