Question

【題目】某同學用如圖所示的氣墊導軌和光電門裝置來做“驗證動能定理”的實驗，他的操作步驟如下∶

①將一端帶有定滑輪的氣墊導軌放置在實驗臺上，②將光電門固定在氣墊軌道上離定滑輪較近一端的某點B處，③將帶有遮光條的質(zhì)量為M的滑塊放置在氣墊導軌上的A處，④用n個質(zhì)量為m的鉤碼連接成串，經(jīng)繞過滑輪的細線拉滑塊，使滑塊從A點由靜止釋放，在光電計時器上讀出遮光條通過光電門的時間t ，⑤改變鉤碼個數(shù)，使滑塊每次從同一位置A由靜止釋放，重復上述實驗過程。實驗中釋放點A到光電門的距離為s ，遮光條的寬度為d：

(1)該同學操作中疏漏的重要實驗步驟是___________；

(2)數(shù)據(jù)處理時，該同學認為鉤碼的總重力等于滑塊所受的外力，得出滑塊動能的表達式為______，滑塊所受外力做功的表達式為______；

(3)根據(jù)你掌握的物理知識判斷，該同學認為“鉤碼的總重力等于滑塊所受的外力”，是否合理，并說明理由______；

(4)該同學正確操作后，用圖像法處理數(shù)據(jù)，若以鉤碼個數(shù)為橫軸，以時間t的____次方為縱軸，畫出的圖像是直線，直線斜率的表達式是____。

Answer 1

【答案】第①步中，氣墊導軌應調(diào)水平 nmgs 不合理，因鉤碼處于失重狀態(tài)，因而鉤碼的總重力大于滑塊所受的外力 -2

【解析】

(1)[1]為了保證細繩的拉力為滑塊的合外力，需要細繩與導軌平行，則第①步中，氣墊導軌應調(diào)水平；

(2)[2]對滑塊進行分析，合外力做功等于動能的變化，若鉤碼的總重力等于滑塊所受的外力，則滑塊動能的表達式為

[3]滑塊所受外力做功的表達式為

(3)[4]若同學認為“鉤碼的總重力等于滑塊所受的外力”是不合理的，對鉤碼由牛頓第二定律

對滑塊

聯(lián)立可得

故當時，，則理由是因鉤碼處于失重狀態(tài)，因而鉤碼的總重力大于滑塊所受的外力。

(4)[5][6]若，對滑塊由動能定理

可得

故以時間t的負二次方為縱軸，以鉤碼個數(shù)n為橫軸，畫出的圖像是直線，直線斜率的表達式是。