Question

【題目】如圖所示的裝置，可用于探究恒力做功與動能變化的關系。水平軌道上安裝兩個光電門，光電門1和光電門2的中心距離s，擋光板的寬度d�；瑝K（含力傳感器和擋光板）質量為M。細線一端與力傳感器連接，另一端跨過定滑輪掛上砝碼盤。實驗步驟如下：

(1)先保持軌道水平，通過調整砝碼盤里砝碼的質量來平衡摩擦力，當滑塊做勻速運動時傳感器示數(shù)為F0。

(2)增加砝碼質量，使滑塊加速運動，記錄傳感器示數(shù)。請回答：

①該實驗____________（填“需要”或“不需要”）滿足砝碼和砝碼盤的總質量m遠小于M；

②滑塊與水平桌面的動摩擦因數(shù)μ=______________ （用F0、M、重力加速度g來表示）；

③某次實驗過程：力傳感器的讀數(shù)F，滑塊通過光電門1和光電門2的擋光時間分別為t1、t2；小車通過光電門2后砝碼盤才落地。該實驗需驗證滑塊的動能改變與恒力做功的關系的表達式是 ____________________________________（用題中物理量字母表示）。

Answer 1

【答案】 不需要

【解析】(1)該實驗中由于已經(jīng)用傳感器測出繩子拉力大小即為小車的真實合力，不是將砝碼和砝碼盤的重力作為小車的拉力，故不需要滿足砝碼和砝碼盤的總質量遠小于小車的質量．

(2)對滑塊由牛頓第二定律可得，當勻速運動時，則

(3)由于光電門的寬度d很小，所以我們用很短時間內的平均速度代替瞬時速度．滑塊通過光電門1速度為，滑塊通過光電門2速度為，根據(jù)功能關系需要驗證的關系式為，整理得: .