题目内容

某同学用如图1所示装置探究动能定理,他将光电门固定在气垫道轨上的某点B处,调节气垫轨道水平后,用钩码牵引滑块做功,每次滑块均从同一位置A静止释放,用滑块前端的力传感器(图中未画出)测出力F,测出遮光条通过光电门的时间t,改变钩码个数,由此改变拉力,重复上述实验.

(1)该同学用20分度游标卡尺测量遮光条的宽度如图2所示,则遮光条的宽度为d=______mm,用前面已知的物理量表示速度V=______.
(2)设A.B之间距离为S,则每次力对物体做功为W=FS,为了研究W与V的关系应作出______的关系图象(从F-t、F-
1
t
、F-r2、F-
1
r2
图象中选择).
(3)设滑块质量为m,则该图线中斜率的表达式为k=______.
(1)游标卡尺的主尺读数为5mm,游标读数为0.05×5=0.25mm,所以最终读数为:5mm+0.25mm=5.25mm;由于遮光条通过光电门的时间极短,可以用平均速度表示瞬时速度,故
小车到达B点时的速度v=
d
t

(2)W=FS,动能增量△Ek=
1
2
mv2
=
1
2
m(
d
t
)2
=
md2
2t2

所以需要探究的方程为:FS=
md2
2t2
,可知可以作出F-
1
r2
图象.
(3)由FS=
md2
2t2
,得:F=
md2
2S
?
1
S

所以F-
1
r2
图象中图线的斜率表达式为k=
md2
2S

故答案为:
(1)5.25;
d
t
.(2)F-
1
r2
;(3)
md2
2S
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