题目内容

6．某实验小组利用无线力传感器和光电门传感器探究“动能定理”．将无线力传感器和挡光片固定在小车上，用不可伸长的细线通过一个定滑轮与重物G相连，无线力传感器记录小车受到拉力的大小．在水平轨道上A、B两点各固定一个光电门传感器，用于测量小车的速度v1和v2，如图所示．在小车上放置砝码来改变小车质量，用不同的重物G来改变拉力的大小．
　次数　M/kg|v22-v12|/（m2/s-2△E/J　F/N　W/J
　1　0.500　0.760　0.190　0.400　0.200
　2　0.500　1.65　0.413　0.840　0.420
　3　0.500　2.40△E2　1.22　W2
实验主要步骤如下：
（1）测量小车和拉力传感器的总质量M1．正确连接所需电路．调节导轨两端的旋钮改变导轨的倾斜度，用以平衡小车的摩擦力，使小车正好做匀速运动．
（2）把细线的一端固定在力传感器上，另一端通过定滑轮与重物G相连；将小车停在点C，由静止开始释放小车，小车在细线拉动下运动，除了光电门传感器测量速度和力传感器测量拉力的数据以外，还应该记录的物理量为两光电门间的距离L；
（3）改变小车的质量或重物的质量，重复（2）的操作．
（4）表格中M是M1与小车中砝码质量之和，△E为动能变化量，F是拉力传感器的拉力，W是F在A、B间所做的功．表中的△E3=0.600J，W3=0.610J（结果保留三位有效数字）．

分析 （2）要探究动能定理就需要求出力对小车做的总功和小车动能的变化，这就要求必须知道小车发生的位移即两光电门间距离．
（4）根据动能的变化量△E=$\frac{1}{2}$Mv22-$\frac{1}{2}$Mv12，代入数据求解△E3．根据功的公式W=FL求解W3．

解答 解：（2）根据动能定理知因要求总功必须已知小车位移，故除了光电门传感器测量速度和力传感器测量拉力的数据以外，还应该记录的物理量为两光电门间的距离L．
（4）由△E=$\frac{1}{2}$Mv22-$\frac{1}{2}$Mv12得：$△{E}_{3}=\frac{1}{2}$×0.500×2.40=0.600J，根据表中数据由功公式W=FL，可求出两光电门间距离为：L=$\frac{W}{F}$=0.5m，所以有：W3=F3L=1.22×0.5J=0.610J．
故答案为：（2）两光电门间的距离L；（4）0.600；0.610．

点评 做实验题时应先根据实验原理写出有关公式再讨论即可，同时理解动能定理的应用，注意光电门测量瞬时速度的原理．

练习册系列答案
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