Question

【题目】某探究小组利用气垫导轨(摩擦力可不计)和光电门计时器等装置(如图所示)探究动能定理．他们通过改变滑轮下端的小桶中沙子的质量来改变滑块水平方向的拉力；滑块上装有宽为d的挡光片．实验中，用天平称出小桶和沙子的总质量为m，滑块(带挡光片)的质量为M，计时器显示挡光片经过光电门1和2的时间分别为Δt1、Δt2.

(1)在满足________的条件下，才可以认为小桶和沙子的重力所做的功等于滑块动能的改变量．

(2)实验中还必须测量的物理量是________，试写出本次探究的原理表达式(用测量量和已知量表示)________________________．

(3)写出一个减小本实验误差的方法___________________．

Answer 1

【答案】 mM 两光电门之间的距离x 适当减小挡光片的宽度；适当增大光电门间的距离

【解析】(1) 根据实验原理可知当小盘和沙子的总质量m远小于滑块车的总质量M时，可将才可以认为小盘和沙子的重力看作滑块的拉力，根据动能定理可知，此时小盘和沙子的重力所做的功等于滑块动能的改变量；

(2) 要测量滑块受到的拉力做的功，必须要知道滑块从光电门1运动到光电门2的距离，即还必须测量两光电门之间的距离x，

滑块所受的合外力做功为W=mgx

由于光电门的宽度d很小，所以我们用很短时间内的平均速度代替瞬时速度

滑块通过光电门1速度

滑块通过光电门2速度

所以动能的增量

故本次探究的原理表达式为

(3) 适当减小挡光片的宽度可以减小v1和v2的误差，或适当增大光电门间的距离可以减小实验误差。

点晴：当小盘和沙子的总质量m远小于滑块车的总质量M时，可将才可以认为小盘和沙子的重力看作滑块的拉力．光电门测量瞬时速度是实验中常用的方法．由于光电门的宽度d很小，所以我们用很短时间内的平均速度代替瞬时速度．根据功能关系可知合力做功的数值等于动能的增加量。