Question

【題目】（1）如圖所示，一端固定滑輪的長木板放在桌面上，將光電門固定在木板上的B點，用重物通過細線拉小車，且重物與力的傳感器相連，若利用此實驗裝置做“探究合外力做的功與物體動能改變量的關系實驗”，小車質量為M，保持小車質量不變，改變所掛重物質量m進行多次實驗，每次小車都從同一位置A由靜止釋放（g取10 m/s2）．

①完成該實驗時，________（填“需要”或“不需要”）平衡摩擦力；

②實驗時，發現傳感器示數明顯不等于重物的重力，其原因是________________________；

③在正確規范操作后，實驗時除了需要讀出傳感器的示數F，測出小車質量M，還需測量的物理量有____________________、__________________及遮光條的寬度d，由實驗得到合外力對小車做的功與小車動能改變量的關系式為____________________________（用測得的物理量表示）；

（2）利用上述圖示裝置_______（填“能”或“不能”）驗證“機械能守恒定律”的實驗。

Answer 1

【答案】需要； 小車質量M未遠大于重物質量m； A,B的間距x； 通過光電門的擋光時間t； ； 能；

【解析】

實驗中需要配平衡摩擦力，根據牛頓第二定律分析傳感器示數明顯不等于重物的重力的原因；根據繩子拉力的大小，得出合力做功，根據極短時間內的平均速度等于瞬時速度求出小車通過光電門的瞬時速度，從而得出小車動能的增加量，從而得出合力做功與小車動能改變量的關系式；

解：(1)①該實驗探究合外力做功與動能變化量的關系，繩子的拉力等于小車的合力，所以實驗時需平衡摩擦力；

②對整體分析，根據牛頓第二定律得，繩子的拉力，可知傳感器示數明顯不等于重物的重力，其原因是小車質量M未遠大于重物質量m；

③合外力對小車做功為Fx，動能的增加量，探究的表達式為，需要測量的物理量有：A、B的間距x、遮光條的寬度、通過光電門的擋光時間，小車的質量M；

(2)改裝置可以驗證系統機械能守恒，系統重力勢能的減小量，系統動能的增加量，能機械能守恒定律”的實驗；

故答案為：(1)①需要，②小車質量M未遠大于重物質量m，③A、B的間距x、通過光電門的擋光時間t， ；(2)能。