Question

【題目】某同學利用如圖1所示的裝置“探究合外力做功與物體動能變化的關(guān)系”，具體實驗步驟如下:

A.按照圖示安裝好實驗裝置，掛上砂桶（含少量砂子）。

B.調(diào)節(jié)長木板的傾角，輕推小車后，使小車沿長木板向下運動，且通過兩個光電門的時間相等。

C.取下細繩和砂桶，測量砂子和桶的質(zhì)量m，并記錄數(shù)據(jù)。

D.保持長木板的傾角不變，將小車置于靠近滑輪的位置，由靜止釋放小車，記錄小車先后通過光電門甲和乙時的時間t1、t2，并測量光電門甲、乙之間的距離為s.

E.改變光電門甲、乙之間的距離，重復(fù)步驟D。

請回答下列各問題：

（1）若砂桶和砂子的總質(zhì)量為m，小車的質(zhì)量為M，重力加速度為g，則步驟D中小車下滑時所受合力大小為________。（忽略空氣阻力）

（2）用游標卡尺測得遮光片寬度（如圖2所示）d =_________mm。

（3）在誤差允許的范圍內(nèi)，若滿足__________，則表明物體所受合外力做的功等于物體動能變化量。（用題目所給字母表示）

Answer 1

【答案】mg 6.75 mgs=-

【解析】

(1)[1]探究“小車的加速度與所受合外力的關(guān)系”中小車所受的合外力等于沙桶和沙子的總重力，則步驟D中小車加速下滑時所受合力大小為mg；

(2)[2]根據(jù)游標卡尺讀數(shù)規(guī)則，遮光片寬度

d=6mm+ 15×0.05mm =6.75mm

(3)[3]遮光片通過兩個光電門1、2的速度分別為

v1=、v2=

故小車動能變化量為

△Ek=-

在誤差允許的范圍內(nèi)，合外力做功等于物體動能的變化量，即

mgs =-