Question

【題目】某探究小組利用氣墊導軌和光電門計時器等裝置探究動能定理。他們通過改變滑輪下端的小盤中沙子的質量來改變滑塊水平方向的拉力；滑塊上裝有寬為d的擋光片。實驗中，用天平稱出小盤和沙子的總質量為m，滑塊（帶擋光片）的質量為M，計時器顯示擋光片經過光電門1和2的時間分別為△t1、△t2。

（1）在滿足___________的條件下，才可以認為小盤和沙子的重力所做的功等于繩的拉力對滑塊做的功。

（2）實驗中還必須測量的物理量是______，試寫出本次需要探究的關系式______（用測量量和已知量表示）。

（3）寫出一個減小本實驗誤差的方法_______________________。

Answer 1

【答案】（1）m<<M （2）兩光電門之間的距離L，，（3）減小擋光片的寬度利用速度傳感器來獲取滑塊的速度。

【解析】試題分析：（1）當小盤和沙子的質量太大時，小盤、沙子和滑塊具有相同的加速度，設繩子的拉力為F，對小盤和沙子列牛頓第二定律，可得繩子的拉力，對整體列牛頓第二定律，，根據此式可以看出當m<<M，加速度就越小，繩子的拉力越接近小盤和沙子的重力，所以應m<<M。

（2）本實驗探究動能定理，必須計算繩子拉力做的功，需要力的方向上發生的位移，所以需要測量兩光電門之間的距離。滑塊在光電門處的速度，可用擋光片的寬度和通過光電門所用時間求得，再看看拉力做的功是否等于滑塊動能的增加量。

（3）對本實驗影響的因素有小盤和沙子的重力大于細繩對滑塊的拉力，只能減少盤和沙的總重力來減少誤差；計算滑塊速度需要測量擋光片的寬度，測量時讀數有誤差，為減少此誤差應減小擋光片寬度并利用速度傳感器來獲取滑塊速度。