Question

【題目】某探究小組利用氣墊導軌(摩擦力可不計)和光電門計時器等裝置(如圖所示)探究動能定理．他們通過改變滑輪下端的小桶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，用天平稱出小桶和沙子的總質量為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Δt1、Δt2.

(1)在滿足________的條件下，才可以認為小桶和沙子的重力所做的功等于滑塊動能的改變量．

(2)實驗中還必須測量的物理量是________，試寫出本次探究的原理表達式(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】 mM 兩光電門之間的距離x 適當減小擋光片的寬度；適當增大光電門間的距離

【解析】(1) 根據實驗原理可知當小盤和沙子的總質量m遠小于滑塊車的總質量M時，可將才可以認為小盤和沙子的重力看作滑塊的拉力，根據動能定理可知，此時小盤和沙子的重力所做的功等于滑塊動能的改變量；

(2) 要測量滑塊受到的拉力做的功，必須要知道滑塊從光電門1運動到光電門2的距離，即還必須測量兩光電門之間的距離x，

滑塊所受的合外力做功為W=mgx

由于光電門的寬度d很小，所以我們用很短時間內的平均速度代替瞬時速度

滑塊通過光電門1速度

滑塊通過光電門2速度

所以動能的增量

故本次探究的原理表達式為

(3) 適當減小擋光片的寬度可以減小v1和v2的誤差，或適當增大光電門間的距離可以減小實驗誤差。

點晴：當小盤和沙子的總質量m遠小于滑塊車的總質量M時，可將才可以認為小盤和沙子的重力看作滑塊的拉力．光電門測量瞬時速度是實驗中常用的方法．由于光電門的寬度d很小，所以我們用很短時間內的平均速度代替瞬時速度．根據功能關系可知合力做功的數值等于動能的增加量。