Question

【題目】某實驗小組利用如圖所示的實驗裝置來探究“做功與物體動能改變量的關系”，實驗前要調整氣墊導軌底座水平，實驗時滑塊從圖示位置由靜止釋放，由數字計時器讀出遮光條通過光電門的時間Δt，當地重力加速度為g.

（1）已知遮光條的寬度cm，實驗前需要調整氣墊導軌底座使之水平，實驗時將滑塊從圖示位置由靜止釋放，由數字計時器讀出遮光條通過光電門所用時間為s，則滑塊經過光電門時的瞬時速度為________m/s.（結果保留2位有效數字）

（2）在本次實驗中為了確保細線拉力所做的功與鉤碼重力做的功近似相等，則滑塊與遮光條的總質量M、鉤碼的質量m間應滿足________；

（3）本實驗還需要測量的物理量是：__________________________________________________________________(用文字說明并用相應的字母表示)．

Answer 1

【答案】0.45m/s 鉤碼的質量m，滑塊與遮光條的總質量M和鉤碼下降的距離h。

【解析】

（1）滑塊經過光電門時的瞬時速度為

（2）要使細線拉力所做的功與鉤碼重力做的功近似相等，就要使線拉力近似等于鉤碼的重力。對鉤碼、遮光條和滑塊整體，由牛頓第二定律可得：，對鉤碼由牛頓第二定律可得：，由以上兩方程可知， 當時，，所以M和m關系為。

（3）本實驗要驗證的方程是：，因此還要測出的物理量有：鉤碼的質量m，滑塊與遮光條的總質量M和鉤碼下降的距離h。