题目内容

15．用如图甲所示的实验装置完成“探究动能定理”实验．请补充完整下列实验步骤的相关内容：

（1）用天平测量小车和遮光片的总质量M、砝码盘的质量m0；用游标卡尺测量遮光片的宽度d，游标卡尺的示数如图乙所示，其读数为0.520cm；按图甲所示安装好实验装置，用米尺测量两光电门之间的距离s；
（2）在砝码盘中放入适量砝码；适当调节长木板的倾角，直到轻推小车，遮光片先后经过光电门A和光电门B的时间相等；
（3）取下细绳和砝码盘，记下砝码盘中砝码的质量m（填写相应物理量及其符号）；
（4）让小车从靠近滑轮处由静止释放，用数字毫秒计分别测出遮光片经过光电门A和光电门B所用的时间△tA和△tB；
（5）步骤（4）中，小车从光电门A下滑至光电门B过程合外力做的总功W合=（m+m0）gs，小车动能变化量△Ek=$\frac{1}{2}M{（\frac{d}{△{t}_{B}}）}^{2}-\frac{1}{2}M{（\frac{d}{△{t}_{A}}）}^{2}$（用上述步骤中的物理量表示，重力加速度为g），比较W合和△Ek的值，找出两者之间的关系；
（6）重新挂上细线和砝码盘，改变砝码盘中砝码质量，重复（2）～（5）步骤．
（7）本实验中，以下操作或要求是为了减小实验误差的是B．
A．尽量减小两光电门间的距离s
B．调整滑轮，使细线与长木板平行
C．砝码和砝码盘的总质量远小于小车的质量．

分析 游标卡尺读数的方法，主尺读数加上游标读数，不需估读．遮光片先后经过光电门A和光电门B的时间相等，此时小车做匀速运动，
取下细绳和砝码盘，记下砝码盘中砝码的质量m，取下细绳和砝码盘后，小车受到的合力即为砝码盘和盘中砝码的总重力，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，从而求出动能的变化量．

解答 解：（1）游标卡尺的主尺读数为：5mm，游标尺上第4个刻度和主尺上某一刻度对齐，所以游标读数为4×0.05mm=0.20mm，
所以最终读数为：5mm+0.20mm=5.20mm=0.520cm．
（3）在砝码盘中放入适量砝码，适当调节长木板的倾角，直到轻推小车，遮光片先后经过光电门A和光电门B的时间相等，此时小车做匀速运动，
取下细绳和砝码盘，记下砝码盘中砝码的质量m，
（5）取下细绳和砝码盘后，小车受到的合力即为砝码盘和盘中砝码的总重力，
小车从光电门A下滑至光电门B过程合外力做的总功W合=（m+m0）gs，
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vA=$\frac{d}{△{t}_{A}}$，滑块通过光电门2速度vB=$\frac{d}{△{t}_{B}}$，
小车动能变化量△Ek=$\frac{1}{2}M{{v}_{B}}^{2}-\frac{1}{2}M{{v}_{A}}^{2}$=$\frac{1}{2}M{（\frac{d}{△{t}_{B}}）}^{2}-\frac{1}{2}M{（\frac{d}{△{t}_{A}}）}^{2}$，
（7）A、尽量增大两光电门间的距离s，距离大一些，误差小一些，故A错误；
B、调整滑轮，使细线与长木板平行，否则撤去绳子后，合力不等于绳子拉力，故B正确；
C、本实验没有用砝码盘和盘中砝码的重力代替绳子的拉力，不需要满足砝码和砝码盘的总质量远小于小车的质量，故C错误．
故选：B
故答案为：（1）0.520；（3）砝码盘中砝码的质量m；（5）（m+m0）gs；$\frac{1}{2}M{（\frac{d}{△{t}_{B}}）}^{2}-\frac{1}{2}M{（\frac{d}{△{t}_{A}}）}^{2}$； （7）B

点评 对常见的几种测量长度工具要熟悉运用，并能正确读数；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．

练习册系列答案
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B．飞船的运行速度小于同步卫星的运行速度
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6．某同学欲验证“物体合力的功与动能变化的关系”，设计了如图甲所示的装置，在水平桌面上放置一水平的长木板，木板的左端固定一挡板，把一根轻弹簧一端固定在挡板上，弹簧另一端与一滑块接触（不拴接），滑块上有一很窄遮光条P．现移动滑块压缩弹簧，使滑块每次从Q位置释放，滑块到达A位置时已知离开弹簧．先把光电门移到A位置，读出遮光条P通过光电门的时间△t0．再把滑块从Q位置释放，然后把光电门右移，同时测出A点在光电门的距离x．多次重复上面的步骤．

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