Question

11．某實(shí)驗(yàn)小組利用拉力傳感器、光電門等器材探究滑塊“動(dòng)能定理”的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，在滑塊上安裝一遮光條與拉力傳感器，把滑塊放在水平氣墊導(dǎo)軌上并靜止在A處，并通過定滑輪的細(xì)繩與鉤碼相連，光電門安裝在B處．測得滑塊（含遮光板和拉力傳感器）質(zhì)量為M、鉤碼總質(zhì)量為m、AB之間的距離為L，當(dāng)?shù)氐闹亓�加速度為g．將滑塊在如圖A位置由靜止釋放后，拉力傳感器記錄下滑塊在運(yùn)動(dòng)過程的拉力為F，光電計(jì)時(shí)器記錄下遮光條通過光電門的時(shí)間分別為△t．
①實(shí)驗(yàn)中是否要求鉤碼總質(zhì)量m遠(yuǎn)小于滑塊質(zhì)量M否（填：是、否）
②實(shí)驗(yàn)中還需要測量的物理量是遮光片的寬度d（用文字及相應(yīng)的符號表示）．
③則本實(shí)驗(yàn)中探究滑塊動(dòng)能定理的表達(dá)式為FL=$\frac{1}{2}$M（$\fracsxeszgn{△t}$）²（用以上對應(yīng)物理量的符號表示）．

Answer 1

分析 本實(shí)驗(yàn)要測量拉力做的功，故要用刻度尺測量光電門A至光電門B中心之間的距離L．
滑塊經(jīng)過光電門時(shí)的瞬時(shí)速度可近似認(rèn)為是滑塊經(jīng)過光電門的平均速度．根據(jù)動(dòng)能定理列方程．
本實(shí)驗(yàn)用了氣墊導(dǎo)軌，摩擦力幾乎沒有，不需要平衡摩擦力．

解答 解：①拉力是直接通過傳感器測量的，故與小車質(zhì)量和鉤碼質(zhì)量大小關(guān)系無關(guān)；故不需要鉤碼總質(zhì)量m遠(yuǎn)小于滑塊質(zhì)量M；
②為了測量拉力的功，需要知道速度的大小，故要測量遮光片的寬度d．
③由于遮光條的寬度很小，通過光電門的時(shí)間也很短，故遮光條通過光電門的平均速度可以表示瞬時(shí)速度，則通，B點(diǎn)的速度v=$\fracirqwgjv{△t}$，
拉力做功W=FL
動(dòng)能的增加量為為：△E_k=$\frac{1}{2}M{{v}_{B}}^{2}-\frac{1}{2}M{{v}_{A}}^{2}$=$\frac{1}{2}$M（$\fraczenuwfk{△t}$）²-0
故本實(shí)驗(yàn)中探究動(dòng)能定理的表達(dá)式為：FL=$\frac{1}{2}$M（$\fracftvaopy{△t}$）²．
故答案為：①否；②遮光片的寬度d；③FL=$\frac{1}{2}$M（$\fracfqpzghv{△t}$）²．

點(diǎn)評 本題考查驗(yàn)證動(dòng)能定理的實(shí)驗(yàn)，在處理實(shí)驗(yàn)時(shí)一定要找出實(shí)驗(yàn)原理，根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理我們可以尋找需要測量的物理量和需要注意的事項(xiàng)．