Question

【題目】某實驗小組同學(xué)利用如圖甲所示的裝置“探究滑塊(含遮光條)的動能變化與合外力做功關(guān)系”。

實驗主要步驟如下

①在水平桌面上放置氣墊導(dǎo)軌，并將滑塊調(diào)到平衡狀態(tài)；

②用游標(biāo)卡尺測量遮光條的寬度d；

③由導(dǎo)軌標(biāo)尺讀出兩光電門中心之間的距離L；

④用天平稱出滑塊和遮光條的總質(zhì)量M、托盤和砝碼的總質(zhì)量m，且m遠小于M。

⑤將滑塊移至光電門1右側(cè)某處，釋放滑塊，托盤落地前遮光條已通過光電門2。從數(shù)字計時器讀出遮光條通過光電門1的時間△t1，通過光電門2的時間△t2；

回答下列問題：

(1)為了調(diào)節(jié)滑塊處于平衡狀態(tài)，不掛細線和托盤，接通氣源，輕推滑塊，如果遮光條通過光電門1的時間為t1，通過光電門2的時間為t2。當(dāng)滿足t1___________t2(填“>”、“=”、“<”)時，則表示滑塊已調(diào)至平衡狀態(tài)。

(2)該同學(xué)用游標(biāo)卡尺測量遮光條的寬度d，如圖乙所示，則d=___________mm。

(3)已知重力加速度為g，以滑塊(包含遮光條)為研究對象，在實驗誤差允許的范圍內(nèi)，若滿足關(guān)系式___________(用測量的物理量的字母表示)，則可認為滑塊(含遮光條)的動能變化與合外力做功相等。

Answer 1

【答案】= 5.2

【解析】

（1）根據(jù)遮光條過兩個光電門的時間關(guān)系確定氣墊導(dǎo)軌是否水平。
（2）游標(biāo)卡尺主尺與游標(biāo)尺示數(shù)之和是游標(biāo)卡尺示數(shù)。
（3）遮光條的寬度與遮光條經(jīng)過光電門的時間之比是遮光條的速度，根據(jù)題意應(yīng)用動能定理求出需要驗證的表達式

：（1）滑塊從軌道右端向左運動的過程中，發(fā)現(xiàn)滑塊通過光電門1的時間t1等于通過光電門2的時間t2，說明滑塊做勻速運動，滑塊處于平衡狀態(tài)；

（2）由圖示游標(biāo)卡尺可知，其示數(shù)為：5mm+2×0.1mm=5.2mm；

（3）由于m遠小于M，故滑塊所受拉力大小近似等于mg，

遮光條通過光電門1時的瞬時速度的表達式：

遮光條通過光電門2時的瞬時速度的表達式：

根據(jù)動能定理可得合外力做功和滑塊動能變化的關(guān)系：

故答案為：（1）“=” （2）5.2 （3）