Question

【題目】某實驗小組的同學利用如圖甲所示的實驗裝置驗證了動能定理，實驗時該小組的同學將小車由光電門1的左側靜止釋放，通過細繩在砝碼的牽引下開始運動，先后經過光電門1、2，并通過計算機記錄了擋光時間。經測量可知小車和擋光片的總質量為M，砝碼盤及砝碼的總質量為m。

根據所學的知識回答下列問題：

(1)摩擦力的影響會對該實驗帶來一定的誤差，為了平衡摩擦力，實驗時應________（填“取下”或“掛上”）砝碼盤，并適當地墊高長木板的________（填“左”或“右”）端；

(2)在(1)的前提下，為了使細繩的拉力大小近似等于砝碼盤及盤中砝碼的總重力，應使小車和擋光片的總質量為M________（填“遠大于”“大于”“等于”“小于”或“遠小于”）砝碼盤及盤中砝碼的總質量；

(3)實驗小組的同學用游標卡尺對擋光片的寬度進行了測量，讀數如圖乙所示，則擋光片的寬度d=________cm；

(4)計算機記錄小車通過光電門1、2的時間分別為、，且兩光電門之間的距離為L，重力加速度用g表示，則驗證動能定理的關系式應為________（用以上相關物理量的字母表示）。

Answer 1

【答案】取下 左 遠大于 0.555

【解析】

(1)[1][2]本實驗為了使細繩拉力為小車的合力，即拉力的功等于合力對小車所做的功，實驗前取下砝碼盤，并將長木板左端略微抬高，平衡小車的摩擦力。

(2)[3]只有當M遠大于m時，砝碼盤和盤中砝碼的重力才等于繩子的拉力，即滿足M遠大于m時可以用砝碼盤和盤中砝碼的重力做的功代替小車合力做的功。

(3)[4]由游標卡尺的讀數規則可知，主尺示數為5mm，游標尺示數為

11×0.05mm=0.55mm

則擋光片的寬度

d=5mm+0.55mm=5.55mm

即為0.555cm。

(4)[5]由實驗原理可知，小車的合外力做功近似等于砝碼盤和盤中砝碼受到的重力做功，即

W=mgL

小車通過光電門1時的速度

小車通過光電門2時的速度

小車通過兩光電門的過程中動能的變化量

驗證動能定理的關系式應為