Question

19．利用如圖所示的實驗裝置做“探究合外力做的功與物體動能改變量的關(guān)系”實驗，將光電門固定在軌道上的B點，用重物通過細線拉小車，小車質(zhì)量為M，保持小車質(zhì)量不變，改變所掛重物質(zhì)量m進行多次實驗，每次小車都從同一位置A由靜止釋放（g取10m/s²）．

（1）完成該實驗時，需要（填“需要”或“不需要”）平衡摩擦力；
（2）實驗時，發(fā)現(xiàn)傳感器示數(shù)明顯不等于重物的重力，其原因是沒有滿足重物質(zhì)量m遠小于（填“遠小于”或“遠大于”） 小車質(zhì)量M．
（3）在正確規(guī)范操作后，實驗時除了需要讀出傳感器的示數(shù)F，測出小車質(zhì)量M，遮光條寬度d和遮光條通過光電門的時間t，還需測量的物理量有A、B間的距離L，
驗證動能定理的表達式為FL=$\frac{M9qf8wnm^{2}}{2{t}^{2}}$（用測得的物理量表示）．

Answer 1

分析 （1）據(jù)實驗操作要求可知需要平衡摩擦力．
（2）該實驗中由于已經(jīng)用傳感器測出繩子拉力大小，故不需要滿足砝碼和砝碼盤的總質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量，但會導(dǎo)致二者明顯差別．
（3）光電門測速度的原理是用平均速度來代替瞬時速度，根據(jù)功能關(guān)系可以求出需要驗證的關(guān)系式．

解答 解：（1）由于該實驗只有繩子的拉力，所以不能有摩擦力做功，所以需要平衡摩擦力．
（2）由于沒有滿足砝碼和砝碼盤的總質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量，導(dǎo)致傳感器示數(shù)明顯不等于重物的重力．
（3）小車的速度：v=$\fraccy4pe8m{t}$，由動能定理得：FL=$\frac{1}{2}$Mv²=$\frac{Mak8xs4l^{2}}{2{t}^{2}}$，由此可知，實驗還需要測量A、B間的距離L；
故答案為：（1）需要；（2）遠小于；（3）A、B間的距離L；FL=$\frac{Mihk0fer^{2}}{2{t}^{2}}$．

點評 了解光電門測量瞬時速度的原理，實驗中我們要清楚研究對象和研究過程，對于系統(tǒng)我們要考慮全面，同時明確實驗原理是解答實驗問題的前提．