Question

3．利用如圖的裝置做“探究合外力做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)，將光電門(mén)固定在軌道上的B點(diǎn)，用重物通過(guò)細(xì)線拉小車(chē)，細(xì)線的拉力的大小可由拉力傳感器測(cè)出，小車(chē)（包括遮光條和拉力傳感器）質(zhì)量為M，保持小車(chē)的質(zhì)量不變，改變所掛重物的質(zhì)量m，進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，每次小車(chē)都從同一位置A由靜止釋放．
（1）完成該實(shí)驗(yàn)時(shí)，需要（填“需要”或“不需要”）平衡摩擦力；不需要（填“需要”或“不需要”）重物的質(zhì)量m遠(yuǎn)小于小車(chē)（包括遮光條和拉力傳感器）質(zhì)量M；
（2）在正確規(guī)范操作后，實(shí)驗(yàn)時(shí)讀出拉力傳感器的示數(shù)F，測(cè)出小車(chē)的質(zhì)量M，遮光條寬度d，擋光時(shí)間△t及AB間的距離L，則驗(yàn)證動(dòng)能定理的表達(dá)式為$FL=\frac{1}{2}M（\fracl79r9h3{△t}）_{\;}^{2}$（用測(cè)得的物理量表示）．

Answer 1

分析 （1）據(jù)實(shí)驗(yàn)操作要求可知需要平衡摩擦力．由于傳感器可以直接測(cè)量細(xì)線的拉力，故不需要滿(mǎn)足砝碼和砝碼盤(pán)的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車(chē)的質(zhì)量的條件
（2）電門(mén)測(cè)速度的原理是用平均速度來(lái)代替瞬時(shí)速度，根據(jù)功能關(guān)系可以求出需要驗(yàn)證的關(guān)系式．

解答 解：（1）由于該實(shí)驗(yàn)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；本實(shí)驗(yàn)要測(cè)量小車(chē)的合力，由于傳感器可以直接測(cè)量細(xì)線的拉力，故不需要滿(mǎn)足砝碼和砝碼盤(pán)的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車(chē)的質(zhì)量的條件．
（3）光電門(mén)測(cè)速度的原理是用平均速度來(lái)代替瞬時(shí)速度，則在B點(diǎn)的速度v=$\fracvlt7ddb{t}$，根據(jù)功能關(guān)系可以求出需要驗(yàn)證的關(guān)系式為：
FL=$\frac{1}{2}$Mv²=$\frac{1}{2}M（\fraclltll7p{△t}）_{\;}^{2}$．
故答案為：（1）需要，不需要；（2）$FL=\frac{1}{2}M（\frac5tdn5pj{△t}）_{\;}^{2}$

點(diǎn)評(píng) 了解光電門(mén)測(cè)量瞬時(shí)速度的原理，實(shí)驗(yàn)中我們要清楚研究對(duì)象和研究過(guò)程，對(duì)于系統(tǒng)我們要考慮全面，同時(shí)明確實(shí)驗(yàn)原理是解答實(shí)驗(yàn)問(wèn)題的前提．