Question

2．如圖是某小組對滑塊驗證動能定理的實驗裝置，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，通過定滑輪的細繩與鉤碼相連，光電門安裝在B處．測得滑塊（含遮光條和拉力傳感器）質(zhì)量為M、鉤碼的總質(zhì)量為m、遮光條的寬度為d，當?shù)氐闹亓�加速度為g．當氣墊導(dǎo)軌充氣后，將滑塊在圖示A位置由靜止釋放后，拉力傳感器記錄的讀數(shù)為F，光電門記錄的時間為△t．
（1）實驗中是否要求鉤碼總質(zhì)量m遠小于滑塊質(zhì)量M？否（填“是”或“否”）；
（2）實驗中還需要測量的物理量是光電門A至光電門B中心之間的距離L（用文字及相應(yīng)的符號表示）；
（3）本實驗中對滑塊驗證動能定理的表達式為FL=$\frac{1}{2}M{（\frac9nrrlrf{△t}）}^{2}$（用以上對應(yīng)物理量的符號表示）；
（4）（多選）為減少實驗誤差，可采取的方法是AD
（A）增大AB之間的距離（B）減少鉤碼的總質(zhì)量
（C）增大滑塊的質(zhì)量（D）減少遮光條的寬度．

Answer 1

分析 本實驗要測量拉力做的功，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)過光電門時的瞬時速度可近似認為是滑塊經(jīng)過光電門的平均速度．根據(jù)動能定理列方程．本實驗用了氣墊導(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遠小于滑塊質(zhì)量M；
（2）為了測量拉力的功，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．
（3）由于遮光條的寬度很小，通過光電門的時間也很短，故遮光條通過光電門的平均速度可以表示瞬時速度，則通，B點的速度v=$\fracdhn3blf{△t}$，
拉力做功W=FL
動能的增加量為△E_k=$\frac{1}{2}M{{v}_{B}}^{2}-\frac{1}{2}M{{v}_{A}}^{2}=\frac{1}{2}M{v}^{2}=\frac{1}{2}M{（\fracvtf95lb{△t}）}^{2}$，
故本實驗中探究動能定理的表達式為FL=$\frac{1}{2}M{（\fracr5t9r1h{△t}）}^{2}$．
（4）由公式可知，實驗誤差來自由長度的測量和速度的測量，故可以讓AB之間的距離L增大或減小遮光片的長度，故AD正確．
故選：AD；
故答案為：（1）否；（2）光電門A至光電門B中心之間的距離L；（3）FL=$\frac{1}{2}M{（\fracbz1j9z1{△t}）}^{2}$；（4）AD．

點評 本題考查驗證動能定理的實驗，在處理實驗時一定要找出實驗原理，根據(jù)實驗原理我們可以尋找需要測量的物理量和需要注意的事項．