Question

如圖所示，NM是水平桌面，PM是一端帶有滑輪的長木板，1、2是固定在木板上的兩個光電門，中心間的距離為L。質(zhì)量為M的滑塊A上固定一遮光條，在質(zhì)量為m的重物B牽引下從木板的頂端由靜止滑下，光電門1、2記錄遮光時間分別為Δt₁和Δt₂。遮光條寬度為d。

（1）若用此裝置驗(yàn)證牛頓第二定律，且認(rèn)為滑塊A受到外力的合力等于B重物的重力，除平衡摩擦力外，還必須滿足   ▲  ；在實(shí)驗(yàn)中，考慮到遮光條寬度不是遠(yuǎn)小于L，測得的加速度比真實(shí)值  ▲  （選填“大”或“小”）。

（2）如果已經(jīng)平衡了摩擦力，  ▲    （選填“能”或“不能”）用此裝置驗(yàn)證A、B組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒，理由是  ▲   。

Answer 1

【知識點(diǎn)】 驗(yàn)證牛頓第二運(yùn)動定律．C4

【答案解析】（1）M＞＞m；；（2）不能；摩擦力做功 解析：（1）根據(jù)牛頓第二定律，對整體有：a=，則繩子的拉力F=Ma=，當(dāng)M＞＞m，重物的總重力等于繩子的拉力，等于滑塊的合力．滑塊通過光電門1的瞬時速度v₁=，通過光電門2的瞬時速度v₂=，由勻變速直線運(yùn)動的速度位移公式得：v₂²-v₁²=2aL，解得：a=．
（2）已經(jīng)平衡了摩擦力，對A、B組成的系統(tǒng)，該裝置不能驗(yàn)證系統(tǒng)機(jī)械能守恒，因?yàn)槟Σ亮ψ龉?

【思路點(diǎn)撥】為了認(rèn)為A所受的外力合力等于B的重力，首先需要平衡摩擦力，其次是重物的質(zhì)量遠(yuǎn)小于滑塊的質(zhì)量．根據(jù)極短時間內(nèi)的平均速度等于瞬時速度求出滑塊通過光電門1、2的瞬時速度，結(jié)合速度位移公式求出加速度．系統(tǒng)機(jī)械能守恒的條件是只有重力做功，根據(jù)條件進(jìn)行判斷．解決本題的關(guān)鍵知道驗(yàn)證牛頓第二定律實(shí)驗(yàn)中的兩個認(rèn)為：1、認(rèn)為繩子的拉力等于滑塊的合力，（前提需平衡摩擦力），2、認(rèn)為重物的拉力等于繩子的拉力，（前提是重物的質(zhì)量遠(yuǎn)小于滑塊的質(zhì)量）．以及知道系統(tǒng)機(jī)械能守恒的條件，知道該實(shí)驗(yàn)中系統(tǒng)機(jī)械能不守恒，因?yàn)橛凶枇ψ龉Γ?