Question

【題目】某同學(xué)想利用如圖所示的實驗裝置來驗證動能定理．在一端帶滑輪的長木板上固定一個光電門,光電門在滑輪附近,與光電門相連的數(shù)字毫秒計可以顯示出小車上的遮光片經(jīng)過光電門的時間．在遠離滑輪的另一端附近固定一標(biāo)桿．滑塊通過細線與重物相連,細線的拉力大小等于力傳感器的示數(shù)．

（1）下列說法正確的是（______）

A.平衡摩擦力時必須將重物通過細線掛在小車上

B.平衡摩擦力的目的是保證細繩對小車的拉力等于小車受到的合力

C.本實驗中沒有必要測量重物的質(zhì)量

D.為減小系統(tǒng)誤差,必須保證小車與遮光片的總質(zhì)量遠遠大于重物的質(zhì)量

（2）刻度尺的零刻線與標(biāo)桿重合,光電門對應(yīng)刻度尺的位置如上圖的箭頭所示,則標(biāo)桿與光電門的距離__________．如圖所示．用20分度的游標(biāo)卡尺測出遮光片的寬度__________．

（3）用天平測得小車及遮光片的總質(zhì)量為,在平衡好摩擦力后,每次都使小車上的遮光片從標(biāo)桿處由靜止開始運動,并記下遮光片通過光電門的時間及力傳感器的顯示的力的大小．以小車為研究對象驗證動能定理,需要下列物理量:小車通過光電門時的速度大小_____,外力對小車做功_______．實驗需要驗證的關(guān)系式為__________．(以上填空處均用題中給出的已知物理量的字母表示．)

Answer 1

【答案】BC 78.25（78.23~78.27） 20.45

【解析】

解決實驗問題首先要理解該實驗原理、操作步驟和數(shù)據(jù)處理以及注意事項，其中平衡摩擦力的原因以及做法在實驗中應(yīng)當(dāng)清楚，其次注意刻度尺和游標(biāo)卡尺的讀數(shù)方法．由于遮光條通過光電門的時間極短，可以用平均速度表示瞬時速度，再根據(jù)動能定理的內(nèi)容即可解決問題．

（1）[1] A. 平衡摩擦力時，應(yīng)將繩從小車上拿去，輕輕推動小車，使小車沿木板運動，通過打點計時器打出來的紙帶判斷小車是否勻速運動，A錯誤；

B. 平衡摩擦力以后，重力的分力與摩擦力相互抵消，細繩對小車的拉力就等于小車受到的合力，B正確；

C. 拉力是直接通過傳感器測量的，與小車質(zhì)量和鉤碼質(zhì)量的大小無關(guān)，也沒有必要測量重物的質(zhì)量，C正確，D錯誤．

故選BC．

（2）[2] 毫米刻度尺的分度值為1mm，需要估讀到下一位，由圖得出，標(biāo)桿A與光電門的距離L=78.25cm．

[3] 游標(biāo)卡尺的分度值為0.05mm，游標(biāo)尺第9格與主尺對齊，最終讀數(shù)為：．

（3）[4]極短時間內(nèi)的平均速度表示瞬時速度，則滑塊經(jīng)過光電門時的速度表達式為：

外力對小車做功為：

動能定理的內(nèi)容是合外力對物體做的功等于物體動能的變化量，則需要證明：

即：