Question

18．某學(xué)習(xí)小組利用圖甲所示的實驗裝置探究動能定理，氣墊導(dǎo)軌放置在桌面上，一端裝有光滑的定滑輪，導(dǎo)軌上有一滑塊，其一端與穿過電磁打點計時器的紙帶相連，另一端有一拉力傳感器通過細線經(jīng)定滑輪與托盤連接，打點計時器使用的交流電源的周期為T，開始實驗時，在托盤中放入適量砝碼，用手托住托盤，接通電源待打點計時器穩(wěn)定工作后松手，滑塊開始做勻加速運動，在紙帶上打出一系列點．

（1）本實驗存在一個重大的失誤，該失誤是：沒有檢驗氣墊導(dǎo)軌是否水平．
（2）若滑塊的質(zhì)量沒有遠大于托盤及砝碼的總質(zhì)量，對本實驗沒有影響（填“有”或“沒有”）．
（3）在正確規(guī)范操作后，得到一條點跡清晰的紙帶如圖乙所示，為了探究滑塊所受的合力做的功與其動能變化之間的關(guān)系，實驗時除了需要讀出傳感器的示數(shù)F和測出紙帶上s₁、s₂、s₃、s₄的長度外，在下列物理量中還應(yīng)測量的是C．
A．導(dǎo)軌的長度L   B．砝碼的質(zhì)量m   C．滑塊的質(zhì)量M
（4）從打點計時器打下點C到打下點E的過程中，若動能定理成立，則F（s₂+s₃）=$\frac{1}{2}M（\frac{{s}_{3}+{s}_{4}}{2T}）^{2}-\frac{1}{2}M（\frac{{s}_{1}+{s}_{2}}{2T}）^{2}$．

Answer 1

分析 分析實驗原理及實驗做法，則可得出實驗中應(yīng)注意事項及應(yīng)測量的物理量，本實驗中滑塊受到的拉力可以通過拉力傳感器直接得出，不需要用托盤及砝碼的總重力代替，根據(jù)實驗原理結(jié)合動能定理可得出表達式．

解答 解：（1）本實驗中需要檢驗實驗導(dǎo)軌是否水平，而本題中沒有進行檢驗；
（2）本實驗中滑塊受到的拉力可以通過拉力傳感器直接得出，不需要用托盤及砝碼的總重力代替，所以滑塊的質(zhì)量沒有遠大于托盤及砝碼的總質(zhì)量，對本實驗沒有影響；
（3）根據(jù)實驗原理可知，拉力對滑塊做的功等于滑塊動能的增加量，故應(yīng)測量滑塊的質(zhì)量M，故C正確，
故選：C
（3）C、E兩點的速度的分布為${v}_{c}=\frac{{s}_{1}+{s}_{2}}{2T}$，${v}_{E}=\frac{{s}_{3}+{s}_{4}}{2T}$，若動能定理成立，則F（s₂+s₃）=$\frac{1}{2}M（\frac{{s}_{3}+{s}_{4}}{2T}）^{2}-\frac{1}{2}M（\frac{{s}_{1}+{s}_{2}}{2T}）^{2}$．
故答案為：（1）沒有檢驗氣墊導(dǎo)軌是否水平，（2）沒有，（3）C，（4）$\frac{1}{2}M（\frac{{s}_{3}+{s}_{4}}{2T}）^{2}-\frac{1}{2}M（\frac{{s}_{1}+{s}_{2}}{2T}）^{2}$．

點評 本題為探究性實驗，要注意正確掌握實驗原理，能根據(jù)題意明確實驗的原理，這樣才能準確求解，注意驗證動能定理時要平衡摩擦力，難度適中．