Question

10．現(xiàn)要用如圖所示的實驗裝置探究“動能定理”：一傾角θ可調(diào)的斜面上安裝有兩個光電門，其中光電門乙固定在斜面上，光電門甲的位置可移動．不可伸長的細線一端固定在帶有遮光片（寬度為d）的滑塊上，另一端通過光滑定滑輪與重物相連，細線與斜面平行（通過滑輪調(diào)節(jié)）．當滑塊沿斜面下滑時，與光電門相連的計時器可以顯示遮光片擋光的時間t，從而可測出滑塊通過光電門時的瞬時速度v．改變光電門甲的位置，重復實驗，比較外力所做的功W與系統(tǒng)動能的增量△E_k的關系，即可達到實驗目的．主要實驗步驟如下：
（1）調(diào)節(jié)斜面的傾角θ，用以平衡滑塊的摩擦力．將帶有遮光片的滑塊置于斜面上，輕推滑塊，使之運動．可以通過遮光片經(jīng)過兩光電門的時間是否相等判斷滑塊是否正好做勻速運動；
（2）按設計的方法安裝好實驗器材．將滑塊從遠離光電門甲的上端由靜止釋放，滑塊通過光電門甲、乙時，遮光片擋光的時間分別t₁和t₂，則滑塊通過甲、乙兩光電門時的瞬時速度分別為$\fracrcmwrp2{{t}_{1}^{\;}}$和$\fracytoykkx{{t}_{2}^{\;}}$；
（3）用天平測出滑塊（含遮光片）的質(zhì)量M及重物的質(zhì)量m，用米尺測出兩光電門間的距離x，比較mgx和$\frac{1}{2}（M+m）（\fracnzz2wen{{t}_{2}^{\;}}）_{\;}^{2}-\frac{1}{2}（M+m）（\fracq7huew2{{t}_{1}^{\;}}）_{\;}^{2}$的大小，在誤差允許的范圍內(nèi)，若兩者相等，可得出合力對物體所做的功等于物體動能的變化量．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)$v=\frac27dq0mi{t}$，因遮光片間距一定，則可根據(jù)時間小車是否勻速直線運動；
（2）應用速度公式求出滑塊通過光電門的瞬時速度；
（3）應用動能定理求出實驗需要驗證的表達式；

解答 解：（1）滑塊勻速運動時，遮光片經(jīng)過兩光電門的時間相等；
（2）遮光片寬度d很小，可認為其平均速度與滑塊通過該位置時的瞬時速度相等，故滑塊通過甲、乙兩光電門時的瞬時速度分別為和；
${v}_{甲}^{\;}=\frac2sb7lwu{{t}_{1}^{\;}}$，${v}_{乙}^{\;}=\fracx2gecse{{t}_{2}^{\;}}$
（3）比較外力做功mgx及系統(tǒng)動能的增量$\frac{1}{2}$（M+m）$[（\fracdqakkxx{{t}_{2}^{\;}}）_{\;}^{2}-（\frac0hjhfe2{{t}_{1}^{\;}}）_{\;}^{2}]$是否相等，即可探究“動能定理”．
故答案為：（1）遮光片經(jīng)過兩光電門的時間是否相等　
（2）$\fracizjh2o0{{t}_{1}^{\;}}$         $\fracc5x2vgg{{t}_{2}^{\;}}$ 
（3）mgx　    $\frac{1}{2}$（M+m）$[（\fracsueq2x2{{t}_{2}^{\;}}）_{\;}^{2}-（\frac5cqmup0{{t}_{1}^{\;}}）_{\;}^{2}]$

點評 本題考查了“探究合力做功與速度變化的關系”，明確了該實驗的實驗原理以及實驗目的，即可了解具體操作的含義，以及如何進行數(shù)據(jù)處理．