Question

【题目】利用气垫导轨验证动能定理，实验装置示意图如图所示:

实验主要步骤如下:

①在水平桌面上放置气垫导轨，将它调至水平;

②用游标卡尺测量遮光条的宽度d;

③由导轨标尺读出两光电门中心之间的距离L;

④将滑块移至光电门1左侧某处，待托盘静止不动时，释放滑块，从固定在滑块上的拉力传感器读出细线拉力的大小F，从数字计时器读出遮光条通过光电门1的时间△t1，通过光电门2的时间△t2;

⑤用天平称出滑块、遮光条和拉力传感器的总质量M

回答下列问题:

(1)以滑块(包含遮光条和拉力传感移)为研究对象，在实验误差允许的范围内，若满足关系式___ (用测量量的字母表示)，则可认为验证了动能定理;

(2)关于本实验，某同学提出如下观点，其中正确的是 （________）

A.理论上，遮光条的宽度越窄，途光条通过光电门的平均速度越接近瞬时速度

B.牵引滑块的细绳应与导轨平行

C.需要考虑托盘和砝码受到的空气阻力对实验结果产生的影响

D.托盘和砝码的总质量m必须远小于滑块、遮光条和拉力传感器的总质量M

(3）不计空气阻力，已知重力加速度，和实验测得的物理量，根据“mg－F＝ma”，可以计算托盘和砝码的总质量m。若不考虑遮光条宽度的影响，计算出托盘和砝码的总质量为m1；

若考虑遮光条宽度的影响，计算出托盘和砝码的总质量为m2，则m1____ m2(选填“大于”、“等于”、“小于”)。

Answer 1

【答案】 （1） （2）AB （3）大于

【解析】（1）过程中拉力做功为，滑块通过光电门1时的速度为，通过光电门2时的速度为，故滑块的动能变化量为

所以若满足，则可认为验证了动能定理

（2）遮光条的宽度越窄，则所用时间越小，根据，通过光电门的平均速度越接近瞬时速度，A正确；为了保证拉力方向和滑块运动方向相同，所以应使得牵引滑块的细绳应与导轨平行，B正确；因为该实验中有力传感器，所以砝码盘部分只起到拉动作用，其受力不影响实验，不需要托盘和砝码的总质量m必须远小于滑块、遮光条和拉力传感器的总质量M，CD错误；

（3）根据可得，若考虑遮光条宽度的影响，在使用公式计算通过光电门的速度时，速度测量值比不考虑光条宽度时测出的速度偏大，所以加速度在考虑遮光条宽度时测量偏大，故质量测量偏小，所以有