Question

【题目】某同学利用如图1所示的装置“探究合外力做功与物体动能变化的关系”，具体实验步骤如下:

A.按照图示安装好实验装置，挂上砂桶（含少量砂子）。

B.调节长木板的倾角，轻推小车后，使小车沿长木板向下运动，且通过两个光电门的时间相等。

C.取下细绳和砂桶，测量砂子和桶的质量m，并记录数据。

D.保持长木板的倾角不变，将小车置于靠近滑轮的位置，由静止释放小车，记录小车先后通过光电门甲和乙时的时间t1、t2，并测量光电门甲、乙之间的距离为s.

E.改变光电门甲、乙之间的距离，重复步骤D。

请回答下列各问题：

（1）若砂桶和砂子的总质量为m，小车的质量为M，重力加速度为g，则步骤D中小车下滑时所受合力大小为________。（忽略空气阻力）

（2）用游标卡尺测得遮光片宽度（如图2所示）d =_________mm。

（3）在误差允许的范围内，若满足__________，则表明物体所受合外力做的功等于物体动能变化量。（用题目所给字母表示）

Answer 1

【答案】mg 6.75 mgs=-

【解析】

(1)[1]探究“小车的加速度与所受合外力的关系”中小车所受的合外力等于沙桶和沙子的总重力，则步骤D中小车加速下滑时所受合力大小为mg；

(2)[2]根据游标卡尺读数规则，遮光片宽度

d=6mm+ 15×0.05mm =6.75mm

(3)[3]遮光片通过两个光电门1、2的速度分别为

v1=、v2=

故小车动能变化量为

△Ek=-

在误差允许的范围内，合外力做功等于物体动能的变化量，即

mgs =-