Question

3．利用如圖的裝置做“探究合外力做功與物體動能變化的關系”實驗，將光電門固定在軌道上的B點，用重物通過細線拉小車，細線的拉力的大小可由拉力傳感器測出，小車（包括遮光條和拉力傳感器）質量為M，保持小車的質量不變，改變所掛重物的質量m，進行多次實驗，每次小車都從同一位置A由靜止釋放．
（1）完成該實驗時，需要（填“需要”或“不需要”）平衡摩擦力；不需要（填“需要”或“不需要”）重物的質量m遠小于小車（包括遮光條和拉力傳感器）質量M；
（2）在正確規(guī)范操作后，實驗時讀出拉力傳感器的示數F，測出小車的質量M，遮光條寬度d，擋光時間△t及AB間的距離L，則驗證動能定理的表達式為$FL=\frac{1}{2}M（\frac9tzx3tr{△t}）_{\;}^{2}$（用測得的物理量表示）．

Answer 1

分析 （1）據實驗操作要求可知需要平衡摩擦力．由于傳感器可以直接測量細線的拉力，故不需要滿足砝碼和砝碼盤的總質量遠小于小車的質量的條件
（2）電門測速度的原理是用平均速度來代替瞬時速度，根據功能關系可以求出需要驗證的關系式．

解答 解：（1）由于該實驗只有繩子的拉力，所以不能有摩擦力做功，所以需要平衡摩擦力；本實驗要測量小車的合力，由于傳感器可以直接測量細線的拉力，故不需要滿足砝碼和砝碼盤的總質量遠小于小車的質量的條件．
（3）光電門測速度的原理是用平均速度來代替瞬時速度，則在B點的速度v=$\fracvzx1hrv{t}$，根據功能關系可以求出需要驗證的關系式為：
FL=$\frac{1}{2}$Mv²=$\frac{1}{2}M（\fraczzxhl5j{△t}）_{\;}^{2}$．
故答案為：（1）需要，不需要；（2）$FL=\frac{1}{2}M（\fracntn1rpd{△t}）_{\;}^{2}$

點評 了解光電門測量瞬時速度的原理，實驗中我們要清楚研究對象和研究過程，對于系統(tǒng)我們要考慮全面，同時明確實驗原理是解答實驗問題的前提．