Question

14．實(shí)驗(yàn)小組利用如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置，探究外力對(duì)滑塊做功與滑塊動(dòng)能變化的關(guān)系．如圖所示，用游標(biāo)卡尺測(cè)得遮光條的寬度d=1.56cm；實(shí)驗(yàn)時(shí)將滑塊從圖甲所示位置由靜止釋放，由數(shù)字計(jì)時(shí)器讀出遮光條通過(guò)光電門的時(shí)間△t=0.4×10^-2s，則滑塊經(jīng)過(guò)光電門時(shí)的瞬時(shí)速度為3.90m/s（保留3位有效數(shù)字）．
在本次實(shí)驗(yàn)中還需要測(cè)量的物理量有：鉤碼的質(zhì)量m、滑塊與遮光條的質(zhì)量M、光電門與滑塊在運(yùn)動(dòng)起點(diǎn)時(shí)遮光條之間的距離L．外力對(duì)滑塊做功W的表達(dá)式為mgL，滑塊（和遮光條）動(dòng)能變化量E_k2-E_k1的表達(dá)式為$\frac{1}{2}M（\frach5df5rj{△t}）_{\;}^{2}$．通過(guò)幾次實(shí)驗(yàn)，若兩者在誤差允許的范圍內(nèi)相等，從而說(shuō)明合外力對(duì)滑塊做功等于滑塊動(dòng)能變化量．

Answer 1

分析 滑塊經(jīng)過(guò)光電門時(shí)的瞬時(shí)速度可近似認(rèn)為是滑塊經(jīng)過(guò)光電門的平均速度．
滑塊靜止時(shí)遮光條到光電門的距離L，則重力對(duì)鉤碼做的功為W=mgL，遮光條到達(dá)光電門時(shí)的速度為v=$\fracbh5nfjf{△t}$，所以滑塊（含遮光條）的動(dòng)能變化量的表達(dá)式為$△{E}_{K}^{\;}=\frac{1}{2}M{v}_{\;}^{2}-0=\frac{1}{2}M{v}_{\;}^{2}$=$\frac{1}{2}M（\fracbnlhtvb{△t}）_{\;}^{2}$．所以我們可以通過(guò)比較mgL和$\frac{1}{2}M（\fracfx5rvjv{△t}）_{\;}^{2}$的大小來(lái)驗(yàn)證外力對(duì)滑塊做功與滑塊動(dòng)能變化的關(guān)系．

解答 解：滑塊經(jīng)過(guò)光電門的瞬時(shí)速度$v=\fracxx5drvr{△t}=\frac{1.56×1{0}_{\;}^{-2}m}{0.4×1{0}_{\;}^{-2}s}=3.90m/s$
滑塊靜止時(shí)遮光條到光電門的距離L，則重力對(duì)鉤碼做的功為W=mgL，所以外力對(duì)滑塊做功W的表達(dá)式為mgL
遮光條到達(dá)光電門時(shí)的速度為v=$\fracdvjzzn7{△t}$，所以滑塊（含遮光條）的動(dòng)能變化量的表達(dá)式為$△{E}_{k}^{\;}=\frac{1}{2}M{v}_{\;}^{2}=\frac{1}{2}M（\fraczlbp7j5{△t}）_{\;}^{2}$
故答案為：3.90        mgL          $\frac{1}{2}M（\fracdjlzht5{△t}）_{\;}^{2}$

點(diǎn)評(píng) 對(duì)于基本測(cè)量?jī)x器如游標(biāo)卡尺、螺旋測(cè)微器等要了解其原理，正確使用這些基本儀器進(jìn)行有關(guān)測(cè)量．處理實(shí)驗(yàn)時(shí)一定要找出實(shí)驗(yàn)原理，根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理我們可以尋找需要測(cè)量的物理量和需要注意的事項(xiàng)．