题目内容
2．用如图（甲）所示的装置验证动能定理，滑块放在水平的气垫导轨上，滑块释放时遮光条与光电门间的距离为x（x＜h），滑块质量M，重物质量m．
（1）利用游标卡尺测量遮光条的厚度，测量结果如图（乙）所示，遮光条的厚度d=1.8mm．
（2）若遮光条经过光电门用的时间为△t，遮光条的厚度为d，则遮光条经过光电门时系统增加的动能△Ek=$\frac{{d}^{2}}{2{（△t）}^{2}}（m+M）$，当地的重力加速度为g，系统合外力做功为W=mgx．
（3）通过测得实验数据计算可知系统增加的动能△Ek小于系统合外力做功W，若不计偶然误差这个因素，写出两条可能的原因：
①细绳与定滑轮之间存在摩擦力；
②存在空气阻力．
分析 （1）游标卡尺读数的方法是主尺读数加上游标读数，不需估读．
（2）由遮光条经过光电门用的时间为△t，遮光条的厚度为d，求出遮光条经过光电门时速度，再利用动能的定义式计算系统增加的动能，先找到系统受到的合外力，再计算合外力做的功；
（3）实验过程中存在摩擦力和空气阻力，会导致系统增加的动能△Ek小于系统合外力做功W．
解答 解：（1）游标卡尺的读数：游标卡尺主尺读数为0mm，游标读数为9×0.2mm=1.8mm 所以最终读数为1.8mm；
（2）遮光条经过光电门用的时间为△t，遮光条的厚度为d，则遮光条经过光电门时速度v=$\frac{d}{△t}$，故系统增加的动能△Ek=$\frac{1}{2}（M+m）{v}^{2}=\frac{{d}^{2}}{2（△t）^{2}}（M+m）$，系统受到的合外力为mg，则合外力做的功为W=mgx；
（3）通过测得实验数据计算可知系统增加的动能△Ek小于系统合外力做功W，若不计偶然误差这个因素，两条可能的原因：①细绳与定滑轮之间存在摩擦力；②存在空气阻力．
故答案为：（1）1.8mm；（2）$\frac{{d}^{2}}{2（△t）^{2}}（m+M）$；mgx
（3）细绳与定滑轮之间存在摩擦力；存在空气阻力．
点评 考查光电门测量瞬时速度的方法，理解机械能表达式的求解，注意摩擦阻力做功是影响机械能能否守恒的重要条件．
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