Question

图示为某学习小组“探究动能定理”的实验装置：水平轨道上固定两个光电门，滑块上固定有拉力传感器和遮光片，细线一端与传感器连接，另一端跨过光滑轻质的定滑轮挂上砝码盘．滑块、传感器和遮光片的总质量为M，遮光片的宽度为d，光电门 1和 2的中心距离为s．
（1）释放滑块前，调节滑轮的高度，使细线保持水平，当挂上总重力为mg的砝码和砝码盘
时，测得滑块通过光电门1和 2的遮光时间相等，则滑块受到桌面的摩擦力大小F_f=    ．
（2）增加适当的钩码，释放滑块，测得通过光电门1和 2的遮光时间分别是t₁和 t₂，拉力传感器示数为F，在遮光片通过光电门1和 2的过程中，滑块、传感器和遮光片组成的系统所受的合外力做功 W=    （用 F、m_O、g、s表示），该系统的动能增加量△E_k=    （用 M、t₁、t₂，、d表示）． 如果 W≈△E_k，则该实验可以验证动能定理是成立的．

Answer 1

【答案】分析：本题的关键是滑块速度等于遮光片宽度d与遮光时间t的比值，滑块通过光电门1和 2的遮光时间相等说明滑块在做匀速运动，根据平衡条件可求出滑块受到的滑动摩擦力大小，然后再比较合外力做的功与动能的变化的关系．
解答：解：（1）滑块通过光电门1和 2的遮光时间相等，说明滑块做匀速运动，由平衡条件可得滑块受到桌面的摩擦力大小=，
（2）根据功的计算公式可得系统所受的合外力做功 W=（F-）S=（F-）S，动能增量表达式=m-m，=，=，代入可得=（-）．
故答案为（1），（2）（F-）S，（-）．
点评：因动能定理的表达式为==m-m，是合外力对滑块做的功，因此只要先求出，再求出，若二者近似相等则动能定理即可验证．