Question

某探究學(xué)習(xí)小組的同學(xué)欲驗(yàn)證“動(dòng)能定理”，他們?cè)趯?shí)驗(yàn)室組裝了一套如圖1所示的裝置：水平軌道上安裝兩個(gè)光電門(mén)，小車(chē)上固定有力傳感器和擋光板，細(xì)線(xiàn)一端與力傳感器連接，另一端跨過(guò)定滑輪掛上砝碼盤(pán)．實(shí)驗(yàn)時(shí)，保持軌道和細(xì)線(xiàn)水平，通過(guò)調(diào)整砝碼盤(pán)里砝碼的質(zhì)量讓小車(chē)做勻速運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)平衡摩擦力．

（1）該實(shí)驗(yàn)是否需要滿(mǎn)足砝碼和砝碼盤(pán)的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車(chē)的質(zhì)量？（回答“是”或“否”）

（2）實(shí)驗(yàn)需要用游標(biāo)卡尺測(cè)量擋光板的寬度l，如圖2所示，則l=　5.50　mm；

（3）實(shí)驗(yàn)獲得以下測(cè)量數(shù)據(jù)：小車(chē)（含傳感器和擋光板）的總質(zhì)量M，平衡摩擦力時(shí)砝碼和砝碼盤(pán)的總質(zhì)量m0，擋光板的寬度l，光電門(mén)1和光電門(mén)2的中心距離x，某次實(shí)驗(yàn)過(guò)程：力傳感器的讀數(shù)F，小車(chē)通過(guò)光電門(mén)1和光電門(mén)2的擋光時(shí)間分別為t1、t2．小車(chē)通過(guò)光電門(mén)2后砝碼盤(pán)才落地，重力加速度為g．該實(shí)驗(yàn)對(duì)小車(chē)需驗(yàn)證的表達(dá)式是　�。ㄓ脤�(shí)驗(yàn)中測(cè)出的物理量表示）．

Answer 1

【考點(diǎn)】： 探究功與速度變化的關(guān)系．

【專(zhuān)題】： 實(shí)驗(yàn)題．

【分析】： （1）當(dāng)用砝碼盤(pán)和砝碼的重力表示繩子的拉力時(shí)，要滿(mǎn)足砝碼和砝碼盤(pán)的總質(zhì)量要遠(yuǎn)小于小車(chē)的質(zhì)量．該實(shí)驗(yàn)繩子的拉力通過(guò)傳感器測(cè)出，不需要滿(mǎn)足砝碼和砝碼盤(pán)的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車(chē)的質(zhì)量．

（2）游標(biāo)卡尺的讀數(shù)等于主尺讀數(shù)加上游標(biāo)讀數(shù)，不需估讀．

（3）該實(shí)驗(yàn)需驗(yàn)證小車(chē)所受合力做的功是否等于小車(chē)動(dòng)能的變化量，結(jié)合極短時(shí)間內(nèi)的平均速度表示瞬時(shí)速度得出通過(guò)光電門(mén)的速度，抓住平衡摩擦力時(shí)摩擦力與砝碼的重力相等得出摩擦力的大小，從而得出需驗(yàn)證的表達(dá)式．

【解析】： 解：（1）因?yàn)樾≤?chē)的拉力可以通過(guò)傳感器測(cè)量，不需要用砝碼盤(pán)和砝碼的總重力表示，

所以不需要滿(mǎn)足砝碼和砝碼盤(pán)的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車(chē)的質(zhì)量．

（2）游標(biāo)卡尺的主尺讀數(shù)為5mm，游標(biāo)讀數(shù)為0.05×10mm=0.50mm，則最終讀數(shù)為5.50mm．

（3）小車(chē)通過(guò)光電門(mén)1、2的瞬時(shí)速度分別為，，

小車(chē)動(dòng)能的增加量為：，

合力做功為：Fx﹣fx=Fx﹣m0gx，

所以驗(yàn)證的表達(dá)式為．

故答案為：（1）否   

（2）5.50  

（3）．

【點(diǎn)評(píng)】： 解決本題的關(guān)鍵知道該實(shí)驗(yàn)的原理，通過(guò)原理確定需要驗(yàn)證的表達(dá)式，以及掌握游標(biāo)卡尺的讀數(shù)方法．