Question

18．某学习小组利用图甲所示的实验装置探究动能定理，气垫导轨放置在桌面上，一端装有光滑的定滑轮，导轨上有一滑块，其一端与穿过电磁打点计时器的纸带相连，另一端有一拉力传感器通过细线经定滑轮与托盘连接，打点计时器使用的交流电源的周期为T，开始实验时，在托盘中放入适量砝码，用手托住托盘，接通电源待打点计时器稳定工作后松手，滑块开始做匀加速运动，在纸带上打出一系列点．

（1）本实验存在一个重大的失误，该失误是：没有检验气垫导轨是否水平．
（2）若滑块的质量没有远大于托盘及砝码的总质量，对本实验没有影响（填“有”或“没有”）．
（3）在正确规范操作后，得到一条点迹清晰的纸带如图乙所示，为了探究滑块所受的合力做的功与其动能变化之间的关系，实验时除了需要读出传感器的示数F和测出纸带上s₁、s₂、s₃、s₄的长度外，在下列物理量中还应测量的是C．
A．导轨的长度L   B．砝码的质量m   C．滑块的质量M
（4）从打点计时器打下点C到打下点E的过程中，若动能定理成立，则F（s₂+s₃）=$\frac{1}{2}M（\frac{{s}_{3}+{s}_{4}}{2T}）^{2}-\frac{1}{2}M（\frac{{s}_{1}+{s}_{2}}{2T}）^{2}$．

Answer 1

分析 分析实验原理及实验做法，则可得出实验中应注意事项及应测量的物理量，本实验中滑块受到的拉力可以通过拉力传感器直接得出，不需要用托盘及砝码的总重力代替，根据实验原理结合动能定理可得出表达式．

解答 解：（1）本实验中需要检验实验导轨是否水平，而本题中没有进行检验；
（2）本实验中滑块受到的拉力可以通过拉力传感器直接得出，不需要用托盘及砝码的总重力代替，所以滑块的质量没有远大于托盘及砝码的总质量，对本实验没有影响；
（3）根据实验原理可知，拉力对滑块做的功等于滑块动能的增加量，故应测量滑块的质量M，故C正确，
故选：C
（3）C、E两点的速度的分布为${v}_{c}=\frac{{s}_{1}+{s}_{2}}{2T}$，${v}_{E}=\frac{{s}_{3}+{s}_{4}}{2T}$，若动能定理成立，则F（s₂+s₃）=$\frac{1}{2}M（\frac{{s}_{3}+{s}_{4}}{2T}）^{2}-\frac{1}{2}M（\frac{{s}_{1}+{s}_{2}}{2T}）^{2}$．
故答案为：（1）没有检验气垫导轨是否水平，（2）没有，（3）C，（4）$\frac{1}{2}M（\frac{{s}_{3}+{s}_{4}}{2T}）^{2}-\frac{1}{2}M（\frac{{s}_{1}+{s}_{2}}{2T}）^{2}$．

点评 本题为探究性实验，要注意正确掌握实验原理，能根据题意明确实验的原理，这样才能准确求解，注意验证动能定理时要平衡摩擦力，难度适中．