Question

【題目】利用氣墊導軌驗證動能定理，實驗裝置示意圖如圖所示:

實驗主要步驟如下:

①在水平桌面上放置氣墊導軌，將它調至水平;

②用游標卡尺測量遮光條的寬度d;

③由導軌標尺讀出兩光電門中心之間的距離L;

④將滑塊移至光電門1左側某處，待托盤靜止不動時，釋放滑塊，從固定在滑塊上的拉力傳感器讀出細線拉力的大小F，從數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;

⑤用天平稱出滑塊、遮光條和拉力傳感器的總質量M

回答下列問題:

(1)以滑塊(包含遮光條和拉力傳感移)為研究對象，在實驗誤差允許的范圍內，若滿足關系式___ (用測量量的字母表示)，則可認為驗證了動能定理;

(2)關于本實驗，某同學提出如下觀點，其中正確的是 （________）

A.理論上，遮光條的寬度越窄，途光條通過光電門的平均速度越接近瞬時速度

B.牽引滑塊的細繩應與導軌平行

C.需要考慮托盤和砝碼受到的空氣阻力對實驗結果產生的影響

D.托盤和砝碼的總質量m必須遠小于滑塊、遮光條和拉力傳感器的總質量M

(3）不計空氣阻力，已知重力加速度，和實驗測得的物理量，根據“mg－F＝ma”，可以計算托盤和砝碼的總質量m。若不考慮遮光條寬度的影響，計算出托盤和砝碼的總質量為m1；

若考慮遮光條寬度的影響，計算出托盤和砝碼的總質量為m2，則m1____ m2(選填“大于”、“等于”、“小于”)。

Answer 1

【答案】 （1） （2）AB （3）大于

【解析】（1）過程中拉力做功為，滑塊通過光電門1時的速度為，通過光電門2時的速度為，故滑塊的動能變化量為

所以若滿足，則可認為驗證了動能定理

（2）遮光條的寬度越窄，則所用時間越小，根據，通過光電門的平均速度越接近瞬時速度，A正確；為了保證拉力方向和滑塊運動方向相同，所以應使得牽引滑塊的細繩應與導軌平行，B正確；因為該實驗中有力傳感器，所以砝碼盤部分只起到拉動作用，其受力不影響實驗，不需要托盤和砝碼的總質量m必須遠小于滑塊、遮光條和拉力傳感器的總質量M，CD錯誤；

（3）根據可得，若考慮遮光條寬度的影響，在使用公式計算通過光電門的速度時，速度測量值比不考慮光條寬度時測出的速度偏大，所以加速度在考慮遮光條寬度時測量偏大，故質量測量偏小，所以有