Question

【題目】某同學利用如圖所示的裝置驗證動能定理，水平軌道上安裝兩個光電門1、2，測出兩光電門的中心距離為s；小車上固定有力傳感器和寬度為d的擋光板，細線一端與力傳感器連接，另一端跨過光滑定滑輪掛上砝碼盤，小車（包括擋光板和拉力傳感器）質量為M，砝碼和砝碼盤的總質量為m。

（1）實驗時，________________（填“需要”或“不需要”）平衡摩擦力；________________（填“需要”或“不需要”）滿足砝碼和砝碼盤的總質量m遠小于小車（包括擋光板和拉力傳感器）質量M。

（2）實驗時，讀出拉力傳感器的示數為F，經過光電門1、2的擋光時間分別為，則遮光條通過光電門1時的速度為_________，遮光條通過光電門2時的速度為____________，驗證動能定理的表達式為___________________________（用測得物理量字母表示）。

Answer 1

【答案】 需要 不需要

【解析】（1）力傳感器的示數為小車受到的合力，對小車受力分析可知受到重力支持力，拉力和摩擦力，要使拉力為小車的合力，必須平衡摩擦力；由于測量小車的合力是通過傳感器測量的，不是將砝碼和砝碼盤的重力作為小車的拉力，故不需要滿足砝碼和砝碼盤的總質量m遠小于小車；（2）通過AB光電門的速度為：，，驗證動能定理的表達式為：。