Question

某同学用如图1所示装置探究动能定理，他将光电门固定在气垫道轨上的某点B处，调节气垫轨道水平后，用钩码牵引滑块做功，每次滑块均从同一位置A静止释放，用滑块前端的力传感器（图中未画出）测出力F，测出遮光条通过光电门的时间t，改变钩码个数，由此改变拉力，重复上述实验．

（1）该同学用20分度游标卡尺测量遮光条的宽度如图2所示，则遮光条的宽度为d=______mm，用前面已知的物理量表示速度V=______．
（2）设A．B之间距离为S，则每次力对物体做功为W=FS，为了研究W与V的关系应作出______的关系图象（从F-t、F-

1

t

、F-r²、F-

1

r2

图象中选择）．
（3）设滑块质量为m，则该图线中斜率的表达式为k=______．

Answer 1

（1）游标卡尺的主尺读数为5mm，游标读数为0.05×5=0.25mm，所以最终读数为：5mm+0.25mm=5.25mm；由于遮光条通过光电门的时间极短，可以用平均速度表示瞬时速度，故
小车到达B点时的速度v=

d

t

．
（2）W=FS，动能增量△E_k=

1

2

mv2=

1

2

m(

d

t

)2=

md2

2t2

所以需要探究的方程为：FS=

md2

2t2

，可知可以作出F-

1

r2

图象．
（3）由FS=

md2

2t2

，得：F=

md2

2S

?

1

S

所以F-

1

r2

图象中图线的斜率表达式为k=

md2

2S

．
故答案为：
（1）5.25；

d

t

．（2）F-

1

r2

；（3）

md2

2S

．