Question

19．某學(xué)習(xí)小組利用如圖所示的裝置驗(yàn)證動(dòng)能定理．
（1）將氣墊導(dǎo)軌調(diào)至水平，安裝好實(shí)驗(yàn)器材，從圖中讀出兩光電門中心之間的距離S=50.0cm；
（2）測(cè)量擋光條的寬度d，記錄擋光條通過光電門1和2所用的時(shí)間△t₁和△t₂，并從拉力傳感器中讀出滑塊受到的拉力F，為了完成實(shí)驗(yàn)，還需要直接測(cè)量的一個(gè)物理量是滑塊、擋光條和拉力傳感器的總質(zhì)量M；
（3）該實(shí)驗(yàn)是否需要滿足砝碼盤和砝碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于滑塊的質(zhì)量？否（填“是”或“否”）

Answer 1

分析 （1）先明確刻度尺的分度值，讀數(shù)時(shí)注意估讀一位；
（2）光電門測(cè)速度的原理是用平均速度來代替瞬時(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，進(jìn)而得到還需要測(cè)量的物理量；
（3）該實(shí)驗(yàn)中由于已經(jīng)用傳感器測(cè)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(yuǎn)小于小車的質(zhì)量．

解答 解：（1）光電門1處刻度尺讀數(shù)為：20.3cm，光電門2處刻度尺讀數(shù)為：70.3cm，故兩光電門中心之間的距離s=70.3cm-20.3cm=50.0cm；
（2）由于光電門的寬度d很小，所以我們用很短時(shí)間內(nèi)的平均速度代替瞬時(shí)速度．
滑塊通過光電門1速度為：v₁=$\frac9zz1v9b{{t}_{1}}$
滑塊通過光電門2速度為：v₂=$\frac3tbrjhb{{t}_{2}}$
根據(jù)功能關(guān)系需要驗(yàn)證的關(guān)系式為：Fs=$\frac{1}{2}$Mv₂²-$\frac{1}{2}$Mv₁²=$\frac{1}{2}$M（$\fracxznd9l9{{t}_{2}}$）²-$\frac{1}{2}$M（$\fracr9nff31{{t}_{1}}$）²
可見還需要測(cè)量出M，即滑塊、擋光條和拉力傳感器的總質(zhì)量；
（3）該實(shí)驗(yàn)中由于已經(jīng)用傳感器測(cè)出繩子拉力大小，不是將砝碼和砝碼盤的重力作為小車的拉力，故不需要滿足砝碼和砝碼盤的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量．
故答案為：（1）50.0；（2）滑塊、擋光條和拉力傳感器的總質(zhì)量M；（3）否．

點(diǎn)評(píng) 了解光電門測(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)問題的前提．