Question

【题目】某探究小组利用气垫导轨（摩擦力可不计）和光电门计时器等装置（如图所示）探究动能定理．他们通过改变滑轮下端的小盘中沙子的质量来改变滑块水平方向的拉力；滑块上装有宽为d的挡光片．实验中，用天平称出小盘和沙子的总质量为m，滑块（带挡光片）的质量为M，计时器显示挡光片经过光电门1和2的时间分别为△t1、△t2 ．
①在满足的条件下，才可以认为小盘和沙子的重力所做的功等于滑块动能的改变量．
②实验中还必须测量的物理量（包括符号）是 ， 试写出本次探究的原理表达式（用测量量和已知量表示） ．
③写出一个减小本实验误差的方法： ．

Answer 1

【答案】m远小于M；两光电门之间的距离x；mgx= M（ ）2﹣ M（ ）2；适当减小挡光片的宽度（或适当增大光电门间的距离）
【解析】解：①根据实验原理可知当小盘和沙子的总质量m远小于滑块车的总质量M时，可将才可以认为小盘和沙子的重力看作滑块的拉力，根据动能定理可知，此时小盘和沙子的重力所做的功等于滑块动能的改变量．
②要测量滑块受到的拉力做的功，必须要知道滑块从光电门1运动到光电门2的距离，即还必须测量两光电门之间的距离x．
滑块所受的合外力做功为W=mgx
由于光电门的宽度d很小，所以我们用很短时间内的平均速度代替瞬时速度．
滑块通过光电门1速度v1=
滑块通过光电门2速度v2=
所以动能的增量 = M（ ）2﹣ M（ ）2
故本次探究的原理表达式为mgx= M（ ）2﹣ M（ ）2③适当减小挡光片的宽度可以减小v1和v2的误差，或适当增大光电门间的距离可以减小实验误差．
所以答案是：①m远小于M； ②两光电门之间的距离x；mgx= M（ ）2﹣ M（ ）2；③适当减小挡光片的宽度（或适当增大光电门间的距离）．
【考点精析】解答此题的关键在于理解动能定理的理解的相关知识，掌握动能定理的表达式是在物体受恒力作用且做直线运动的情况下得出的.但它也适用于变力及物体作曲线运动的情况；功和动能都是标量，不能利用矢量法则分解，故动能定理无分量式．