Question

6．某实验小组利用如图的实验装置来探究加速度与质量、合外力的关系，将右端带有轻小且光滑的定滑轮的长木板左端抬起固定在水平桌面上，并在长木板上合适的位置固定两光电门A和B．现将一带有遮光条的物块放在长木板上，并用轻质细绳跨过定滑轮连接一质量为m的钩码Q，然后将物块由静止释放，已知两光电门之间的距离为L，物块和遮光条的总质量为M，遮光条宽度为d（d远小于L），物块经过两光电门时的挡光时间分别为△t_A、△t_B．
回答下列问题：
（1）该小组的同学平衡摩擦力后，实验还需满足M远大于m，物块受到的合外力才近似等于钩码的重力，物块在长木板上下滑时加速度a=$\frac{{d}^{2}}{2L（△{t}_{B}）^{2}}$-$\frac{{d}^{2}}{2L（△{t}_{A}）^{2}}$（用d、L、△t_A、△t_B表示）．
（2）实验前，该小组的同学已经平衡了摩擦力，则不可以（填“可以”或“不可以”）用该装置验证物块与钩码Q组成的系统的机械能守恒，其原因为有摩擦力做功．

Answer 1

分析 （1）物块的质量远大于钩码的质量时可以近似认为物块受到的拉力等于钩码的重力；应用速度公式求出受到，然后应用匀变速直线运动的速度位移公式求出加速度．
（2）只有重力或只有弹力做功时系统机械能守恒，根据机械能守恒的条件分析答题．

解答 解：（1）当物块和遮光条的总质量M远大于钩码的质量m时可以近似认为物块受到的拉力等于钩码的重力，实验应满足M远大于m的条件；
物块经过光电门时的速度：v₁=$\frac{d}{△{t}_{A}}$，v₂=$\frac{d}{△{t}_{B}}$，由匀变速直线运动的速度位移公式得：v₂²-v₁²=2aL，加速度：a=$\frac{{d}^{2}}{2L（△{t}_{B}）^{2}}$-$\frac{{d}^{2}}{2L（△{t}_{A}）^{2}}$；
（2）平衡摩擦力后摩擦力并没有消失，物块运动过程中摩擦力要对系统做功，系统的机械能不守恒，因此不可以用该装置验证机械能守恒定律实验．
故答案为：（1）M远大于m；$\frac{{d}^{2}}{2L（△{t}_{B}）^{2}}$-$\frac{{d}^{2}}{2L（△{t}_{A}）^{2}}$；（2）不可以；有摩擦力做功．

点评 本题考查了实验注意事项、实验数据处理，本题是一道基础题，掌握基础知识即可解题，知道实验原理是解题的前提与关键；平时要注意基础知识的学习．